В каком веке возникла химия как наука?

11 ответов на вопрос “В каком веке возникла химия как наука?”

  1. Akisida Ответить

    Гипермаркет знаний>>Химия>>Химия 7 класс>> Как возникла и развивалась наука химия

    Как возникла и развивалась наука химия
    Материал параграфа поможет вам:
    > выяснить, как интерес людей к веществам и их превращениям способствовал постепенному формированию одной из фундаментальных наук — химии;
    > узнать о достижениях современной химии.
    Химия — древняя и в то же время молодая наука. Правильные представления о веществах и их превращениях появились лишь в последние полтора-два столетия.
    Зарождение науки химии.
    Люди издавна осуществляли многочисленные превращения веществ. Научившись добывать огонь, они сжигали древесину, чтобы обогревать свое жилище, готовить пищу. Делая вино, человек использовал процесс брожения, благодаря которому виноградный сахар превращался в спирт.
    Позже были изобретены способы получения металлов из руд. На превращениях веществ основывалось производство стекла и пороха.
    Считают, что химия как ремесло возникла задолго до начала нашей эры в Древнем Египте (рис. 3). Слово «химия» связывают с первым названием этой страны — Кемет1. В Египте начали развиваться металлургия, керамическое производство, парфюмерия, крашение тканей, изготовление лекарств.
    1 По другим гипотезам, слово «химия» происходит от древнегреческого «хюма» — литье металлов или древнекитайского «ким» — золото.

    Рис. 3. Химия в Древнем Египте:
    а — получение металлов;
    б — бальзамирование
    Много тайн, связанных с превращениями веществ, знали только жрецы.
    Над природой веществ размышляли древнегреческие философы. Они утверждали, что все вещества состоят из мельчайших и неделимых частиц — атомов. Ho доказать это в то время было невозможно.
    Дальнейшее развитие наук происходило в арабских странах. Там химию называли алхимией («ал» — часто употребляемая арабская приставка).
    Стали развиваться смежные с химией минералогия (наука о минералах), аптечное дело, различные ремесла — ростки современной химической технологии.
    В период средневековья алхимией заинтересовались в Европе. Многие произведения арабских и греческих ученых, философов были переведены на латынь. Пытаясь добыть «философский камень», который дал бы возможность превратить любой металл в золото, подарить человеку вечную молодость, вылечить его, ученые проводили множество опытов (рис. 4). Они получили много новых веществ, изучили их свойства. Алхимики изготовляли различные виды лабораторной посуды и оборудования, разработали такие операции в химическом эксперименте, как перегонка, фильтрование. Им принадлежат многочисленные, часто случайные, открытия.
    Каждая наука становится настоящей тогда, когда открывают ее законы, а на основании полученных знаний создают теории. Первые теории о превращениях веществ появились в Европе во второй половине
    XVII в., но были ошибочными. В XVI11 в. был открыт закон сохранения массы веществ при химической реакции1 (см. § 14). Он оказал положительное влияние на развитие науки химии.

    Рис. 4. Алхимики за работой
    Современная химия.
    В настоящее время химия имеет мощный теоретический фундамент. Опираясь на него, ученые прогнозируют существование новых веществ с необходимыми для практического применения свойствами, предлагают и реализуют способы их получения.
    Благодаря новым веществам, которые выдерживают высокие температуры, глубокий вакуум, имеют уникальные свойства, человек научился использовать атомную энергию, создал компьютер, проложил дорогу в космос. Традиционные материалы — древесину, стекло, металлы — он успешно заменяет пластмассами. Новые лекарственные препараты помогают человеку восстановить здоровье.
    Химики разрабатывают и совершенствуют методы переработки природного сырья — нефти, угля, природного газа, металлических руд, — чтобы получать как можно больше нужных веществ.
    Ученые не только изучают вещества и их превращения, но и определяют причины и закономерности таких превращений, исследуют их зависимость от температуры, давления и т. п. Химики работают в хорошо оборудованных лабораториях (рис. 5). Возможности современной химии безграничны.
    Это интересно
    Первая Нобелевская премия в области химии была присуждена в 1901 г. голландскому химику Я. X. Вант-Гоффу за исследование растворов.
    За значительные мировые достижения в области химии ежегодно одному или нескольким ученым присуждают престижную награду — Нобелевскую премию.
    Весомый вклад в развитие химии сделали украинские ученые. Они обогатили теоретическую и экспериментальную химию, получили десятки тысяч новых веществ, разработали сотни методов химического анализа веществ, изобрели многие материалы с полезными свойствами.
    1 Химическими реакциями называют превращения одних веществ в другие.

    Рис. 5. Химическая лаборатория
    Выводы
    Становление химии происходило на протяжении нескольких тысяч лет.
    Химия как наука родилась с открытием закона сохранения массы веществ при их превращениях.
    Сейчас ученые-химики получают и исследуют много веществ для их эффективного использования.
    ?
    5. Почему алхимию нельзя считать настоящей наукой?
    6. Подготовьте небольшой рассказ об интересном открытии алхимиков.
    7. Какие задачи решают ученые-химики?
    Попель П. П., Крикля Л. С., Хімія: Підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. — К.: ВЦ «Академія», 2008. — 136 с.: іл.
    Содержание урока
    конспект урока и опорный каркас
    презентация урока
    интерактивные технологии
    акселеративные методы обучения
    Практика
    тесты, тестирование онлайн
    задачи и упражнения
    домашние задания
    практикумы и тренинги
    вопросы для дискуссий в классе
    Иллюстрации
    видео- и аудиоматериалы
    фотографии, картинки
    графики, таблицы, схемы
    комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты
    Дополнения
    рефераты
    шпаргалки
    фишки для любознательных
    статьи (МАН)
    литература основная и дополнительная
    словарь терминов
    Совершенствование учебников и уроков
    исправление ошибок в учебнике
    замена устаревших знаний новыми
    Только для учителей
    календарные планы
    учебные программы
    методические рекомендации
    обсуждения
    Идеальные уроки-кейсы
    Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
    Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь – Образовательный форум.

  2. Fearlessbearer Ответить

    ХИМИЯ
    наука, изучающая строение в-в и их превращения, сопровождающиеся изменением состава и(или) строения. Хим. св-ва в-в (их превращения; см. Реакции химические )определяются гл. обр. состоянием внеш. электронных оболочек атомов и молекул, образующих в-ва; состояния ядер и внутр. электронов в хим. процессах почти не изменяются. Объектом хим. исследований являются элементы химические и их комбинации, т. е. атомы, простые (одноэлементные) и сложные (молекулы, ионы, ион-радикалы, карбены, свободные радикалы) хим. соед., их объединения (ассоциаты, кластеры, сольваты, клатраты и т. п.), материалы и др. Число хим. соед. огромно и все время увеличивается; поскольку X. сама создает свой объект; к кон. 20 в. известно ок. 10 млн. хим. соединений.
    X. как наука и отрасль пром-сти существует недолго (ок. 400 лет). Однако хим. знание и хим. практика (как ремесло) прослеживаются в глубинах тысячелетий, а в примитивной форме они появились вместе с человеком разумным в процессе его взаимод. с окружающей средой. Поэтому строгая дефиниция X. может основываться на широком, вневременном универсальном смысле – как области естествознания и человеческой практики, связанной с хим. элементами и их комбинациями.
    Слово “химия” происходит либо от наименования Древнего Египта “Хем” (“темный”, “черный” – очевидно, по цвету почвы в долине реки Нил; смысл же назв.- “египетская наука”), либо от древнегреч. chemeia – искусство выплавки металлов. Совр. назв. X. производится от позднелат. chimia и является интернациональным, напр. нем. Chemie, франц. chimie, англ. chemistry. Термин “X.” впервые употребил в 5 в. греч. алхимик Зосима. История химии. Как основанная на опыте практика, X. возникла вместе с зачатками человеческого общества (использование огня, приготовление пищи, дубление шкур) и в форме ремесел рано достигла изощренности (получение красок и эмалей, ядов и лекарств).
    Вначале человек использовал хим. изменения биол. объектов (брожение, гниение), а с полным освоением огня и горения – хим. процессы спекания и сплавления (гончарное и стекольное произ-ва), выплавку металлов. Состав древнеегипетского стекла (4 тыс. лет до н. э.) существенно не отличается от состава совр. бутылочного стекла. В Египте уже за 3 тыс. лет до н. э. выплавляли в больших кол-вах медь, используя уголь в качестве восстановителя (самородная медь применялась с незапамятных времен). Согласно клинописным источникам, развитое произ-во железа, меди, серебра и свинца существовало в Месопотамии также за 3 тыс. лет до н. э. Освоение хим. процессов произ-ва меди и бронзы, а затем и железа являлось ступенями эволюции не только металлургии, но цивилизации в целом, изменяло условия жизни людей, влияло на их устремления.
    Одновременно возникали и теоретич. обобщения. Напр., китайские рукописи 12 в. до н. э. сообщают о “теоретич.” построениях систем “основных элементов” (вода, огонь, дерево, золото и земля); в Месопотамии родилась идея рядов пар противоположностей, взаимод. к-рых “составляют мир”: мужское и женское, тепло и холод, влага и сухость и т. д. Очень важной была идея (астрологич. происхождения) единства явлений макрокосма и микрокосма.
    К концептуальным ценностям относится и атомистич. учение, к-рое было развито в 5 в. до н. э. древнегреч. философами Левкиппом и Демокритом. Они предложили аналоговую семантич. модель строения в-ва, имеющую глубокий комбинаторный смысл: комбинации по определенным правилам небольшого числа неделимых элементов (атомов и букв) в соединения (молекулы и слова) создают информационное богатство и разнообразие (в-ва и языки).
    В 4 в. до н. э. Аристотель создал хим. систему, основанную на “принципах”: сухость – влажность и холод – тепло, с помощью попарных комбинаций к-рых в “первичной материи” он выводил 4 основных элемента (земля, воздух, вода и огонь). Эта система почти без изменений просуществовала 2 тыс. лет.
    После Аристотеля лидерство в хим. знании постепенно перешло из Афин в Александрию. С этого времени создаются рецептуры получения хим. в-в, возникают “учреждения” (как храм Сераписа в Александрии, Египет), занимающиеся деятельностью, к-рую позже арабы назовут “аль-химия”.
    В 4-5 вв. хим. знание проникает в Малую Азию (вместе с несторианством), в Сирии возникают философские школы, транслировавшие греч. натурфилософию и передавшие хим. знание арабам.
    В 3-4 вв. возникла алхимия – философское и культурное течение, соединяющее мистику и магию с ремеслом и искусством. Алхимия внесла значит. вклад в лаб. мастерство и технику, получение многих чистых хим. в-в. Алхимики дополнили элементы Аристотеля 4 началами (масло, влажность, ртуть и сера); комбинации этих мистич. элементов и начал определяли индивидуальность каждого в-ва. Алхимия оказала заметное влияние на формирование западноевропейской культуры (соединение рационализма с мистикой, познания с созиданием, специфич. культ золота), но не получила распространения в др. культурных регионах.
    Джабир ибн Хайян, или по-европейски Гебер, Ибн Сина (Авиценна), Абу-ар-Рази и др. алхимики ввели в хим. обиход фосфор (из мочи), порох, мн. соли, NaOH, HNO3. Книги Гебера, переведенные на латынь, пользовались огромной популярностью. С 12 в. арабская алхимия начинает терять практич. направленность, а с этим и лидерство. Проникая через Испанию и Сицилию в Европу, она стимулирует работу европейских алхимиков, самыми известными из к-рых были Р. Бэкон и Р. Луллий. С 16 в. развивается практич. европейская алхимия, стимулированная потребностями металлургии (Г. Агрикола) и медицины (Т. Парацельс). Последний основал фармакологич. отрасль химии – ятрохимиюи вместе с Агриколой выступал фактически как первый реформатор алхимии.
    X. как наука возникла в ходе научной революции 16-17 вв., когда в Западной Европе возникла новая цивилизация в результате череды тесно связанных революций: религиозной (Реформация), давшей новое толкование богоугодности земных дел; научной, давшей новую, механистич. картину мира (гелиоцентризм, бесконечность, подчиненность естественным законам, описание на языке математики); промышленной (возникновение фабрики как системы машин с использованием энергии ископаемого топлива); социальной (разрушение феодального и становление буржуазного общества).
    X., вслед за физикой Г. Галилея и И. Ньютона, могла стать наукой лишь на пути механицизма, к-рый задал основные нормы и идеалы науки. В X. это было гораздо сложнее, чем в физике. Механика легко абстрагируется от особенностей индивидуального объекта. В X. каждый частный объект (в-во) – индивидуальность, качественно отличная от других. X. не могла выразить свой предмет чисто количественно и на всем протяжении своей истории оставалась мостом между миром количества и миром качества. Однако надежды антимеханицистов (от Д. Дидро до В. Оствальда) на то, что X. заложит основы иной, немеханистич. науки, не оправдались, и X. развивалась в рамках, определенных ньютоновской картиной мира.
    Более двух веков X. вырабатывала представление о материальной природе своего объекта. Р. Бойль, заложивший основы рационализма и эксперим. метода в X., в своем труде “Химик-скептик” (1661) развил представления о хим. атомах (корпускулах), различия в форме и массе к-рых объясняют качества индивидуальных в-в. Атомистич. представления в X. подкреплялись идеологич. ролью атомизма в европейской культуре: человек-атом – модель человека, положенная в основу новой социальной философии.
    Металлургич. X., имевшая дело с р-циями горения, окисления и восстановления, кальцинации – прокаливания металлов (X. называли пиротехнией, т. е. огненным искусством) -привлекла внимание к образующимся при этом газам. Я. ван Гельмонт, введший понятие “газ” и открывший углекислый газ (1620), положил начало пневматич. химии. Бойль в работе “Огонь и пламя, взвешенные на весах” (1672), повторяя опыты Ж. Рея (1630) по увеличению массы металла при обжиге, пришел к выводу, что это происходит за счет “захвата металлом весомых частиц пламени”. На границе 16-17 вв. Г. Шталь формулирует общую теорию X. – теорию флогистона (теплорода, т. е. “в-ва горючести”, удаляющегося с помощью воздуха из в-в при их горении), к-рая освободила X. от продержавшейся 2 тыс. лет системы Аристотеля. Хотя М. В. Ломоносов, повторив опыты по обжигу, открыл закон сохранения массы в хим. р-циях (1748) и смог дать правильное объяснение процессам горения и окисления как взаимод. в-ва с частицами воздуха (1756), познание горения и окисления было невозможно без развития пневматич. химии. В 1754 Дж. Блэк открыл (повторно) углекислый газ (“фиксированный воздух”); Дж. Пристли (1774) – кислород, Г. Кавендиш (1766) – водород (“горючий воздух”). Эти открытия дали всю информацию, необходимую для объяснения процессов горения, окисления и дыхания, что и сделал А. Лавуазье в 1770-90-х гг., фактически похоронив этим теорию флогистона и стяжав себе славу “отца современной X.”.
    К нач. 19 в. пневматохимия и исследования состава в-в приблизили химиков к пониманию того, что хим. элементы соединяются в определенных, эквивалентных соотношениях; были сформулированы законы постоянства состава (Ж. Пруст, 1799-1806) и объемных отношений (Ж. Гей-Люс-сак, 1808). Наконец, Дж. Дальтон, наиб. полно изложивший свою концепцию в сочинении “Новая система химической философии” (1808-27), убедил современников в существовании атомов, ввел понятие атомного веса (массы) и возвратил к жизни понятие элемента, но уже в совсем ином смысле -как совокупности атомов одного вида.
    Гипотеза А. Авогадро (1811, принята научным сообществом под влиянием С. Канниццаро в 1860) о том, что частицы простых газов представляют собой молекулы из двух одинаковых атомов, разрешила целый ряд противоречий. Картина материальной природы хим. объекта была завершена с открытием периодич. закона хим. элементов (Д. И. Менделеев, 1869). Он связал количеств. меру (атомная масса) с качеством (хим. св-ва), вскрыл смысл понятия хим. элемент, дал химику теорию большой предсказательной силы. X. стала совр. наукой. Периодич. закон узаконил собственное место X. в системе наук, разрешив подспудный конфликт хим. реальности с нормами механицизма.
    Одновременно шел поиск причин и сил хим. взаимодействия. Возникла дуалистич. (электрохим.) теория (И. Берцелиус, 1812-19); введены понятия “валентность” и “хим. связь”, к-рые наполнились физ. смыслом с развитием теории строения атома и квантовой X. Им предшествовали интенсивные исследования орг. в-в в 1-й пол. 19 в., приведшие к разделению X. на 3 части: неорганическая химия, органическая химия и аналитическая химия (до 1-й пол. 19 в. последняя была основным разделом X.). Новый эмпирич. материал (р-ции замещения) не укладывался в теорию Берцелиуса, поэтому были введены представления о группах атомов, действующих в р-циях как целое – радикалах (Ф. Вёлер, Ю. Либих, 1832). Эти представления были развиты Ш. Жераром (1853) в теорию типов (4 типа), ценность к-рой состояла в том, что она легко связывалась с концепцией валентности (Э. Франкленд, 1852).
    В 1-й пол. 19 в. было открыто одно из важнейших явлений X. – катализ (сам термин предложен Берцелиусом в 1835), очень скоро нашедшее широкое практич. применение. В сер. 19 в. наряду с важными открытиями таких новых в-в (и классов), как анилин и красители (В. Перкин, 1856), были выдвинуты важные для дальнейшего развития X. концепции. В 1857-58 Ф. Кекуле развил теорию валентности применительно к орг. в-вам, установил четырехвалентность углерода и способность его атомов связываться друг с другом. Этим был проложен путь теории хим. строения орг. соед. (структурной теории), построенной А. М. Бутлеровым (1861). В 1865 Кекуле объяснил природу ароматич. соед. Я. Вант-Гофф и Ж. Ле Бель, постулировав тетраэдрич. структуры (1874), проложили путь трехмерному взгляду на структуру в-ва, заложив основы стереохимии как важного раздела Х.
    В сер. 19 в. одновременно было положено начало исследованиям в области кинетики химической и термохимии. Л. Вильгельми изучил кинетику гидролиза углеводов (впервые дав ур-ние скорости гидролиза; 1850), а К. Гульдберг и П. Вааге в 1864-67 сформулировали закон действующих масс. Г. И. Гесс в 1840 открыл основной закон термохимии, М. Бертло и В. Ф. Лугинин исследовали теплоты мн. р-ций. В это же время развиваются работы по коллоидной химии, фотохимии и электрохимии, начало к-рым было положено еще в 18 в.
    Работами Дж. Гиббса, Вант-Гоффа, В. Нернста и др. создается химическая термодинамика. Исследования электропроводности р-ров и электролиза привели к открытию электролитич. диссоциации (С. Аррениус, 1887). В этом же году Оствальд и Вант-Гофф основали первый журнал, посвященный физической химии, и она оформилась как самостоятельная дисциплина. К сер. 19 в. принято относить зарождение агрохимии и биохимии, особенно в связи с пионерскими работами Либиха (1840-е гг.) по изучению ферментов, белков и углеводов.
    19 в. по праву м. б. назван веком открытий хим. элементов. За эти 100 лет было открыто более половины (50) существующих на Земле элементов. Для сравнения: в 20 в. открыто 6 элементов, в 18 в.- 18, ранее 18 в.- 14.
    Выдающиеся открытия в физике в кон. 19 в. (рентгеновские лучи, радиоактивность, электрон) и развитие теоретич. представлений (квантовая теория) привели к открытию новых (радиоактивных) элементов и явления изотопии, возникновению радиохимии и квантовой химии, новым представлениям о строении атома и о природе хим. связи, дав начало развитию совр. X. (химии 20 в.).
    Успехи X. 20 в. связаны с прогрессом аналит. X. и физ. методов изучения в-в и воздействия на них, проникновением в механизмы р-ций, с синтезом новых классов в-в и новых материалов, дифференциацией хим. дисциплин и интеграцией X. с другими науками, с удовлетворением потребностей совр. пром-сти, техники и технологии, медицины, строительства, сельского хозяйства и др. сфер человеческой деятельности в новых хим. знаниях, процессах и продуктах. Успешное применение новых физ. методов воздействия привело к формированию новых важных направлений X., напр. радиационной химии, плазмохимии. Вместе с X. низких температур ( криохимией )и X. высоких давлений (см. Давление), сонохимией (см. Ультразвук), лазерной химией и др. они стали формировать новую область – X. экстремальных воздействий, играющую большую роль в получении новых материалов (напр., для электроники) или старых ценных материалов сравнительно дешевым синтетич. путем (напр., алмазов или нитридов металлов).
    На одно из первых мест в X. выдвигаются проблемы предсказания функциональных св-в в-ва на основе знания его структуры и определения структуры в-ва (и его синтез), исходя из его функционального назначения. Решение этих проблем связано с развитием расчетных квантово-хим. методов и новых теоретич. подходов, с успехами в неорг. и орг. синтезе. Развиваются работы по генной инженерии и по синтезу соед. с необычными строением и св-вами (напр., высокотемпературные сверхпроводники, фуллерены). Все шире применяются методы, основанные на матричном синтезе, а также использующие идеи планарной технологии. Получают дальнейшее развитие методы, моделирующие биохим. р-ции. Успехи спектроскопии (в т. ч. сканирующей туннельной) открыли перспективы “конструирования” в-в на мол. уровне, привели к созданию нового направления в X. – т. наз. нанотехнологии. Для управления хим. процессами как в лаб., так и в пром. масштабе, начинают использоваться принципы мол. и надмол. организации ансамблей реагирующих молекул (в т. ч. подходы, основанные на термодинамике иерархических систем).
    Химия как система знания о в-вах и их превращениях. Это знание содержится в запасе фактов – надежно установленных и проверенных сведений о хим. элементах и соед., их р-циях и поведении в природных и искусств. средах. Критерии надежности фактов и способы их систематизации постоянно развиваются. Крупные обобщения, надежно связывающие большие совокупности фактов, становятся научными законами, формулировка к-рых открывает новые этапы X. (напр., законы сохранения массы и энергии, законы Дальтона, периодич. закон Менделеева). Теории, используя специфич. понятия, объясняют и прогнозируют факты более частной предметной области. По сути, опытное знание становится фактом только тогда, когда получает теоретич. толкование. Так, первая хим. теория – теория флогистона, будучи неверной, способствовала становлению X., т. к. соединяла факты в систему и позволяла формулировать новые вопросы. Структурная теория (Бутлеров, Кекуле) упорядочила и объяснила огромный материал орг. X. и обусловила быстрое развитие хим. синтеза и исследования структуры орг. соединений.
    X. как знание – система очень динамичная. Эволюционное накопление знаний прерывается революциями – глубокой перестройкой системы фактов, теорий и методов, с возникновением нового набора понятий или даже нового стиля мышления. Так, революцию вызвали труды Лавуазье (матери-алистич. теория окисления, внедрение количеств. методов эксперимента, разработка хим. номенклатуры), открытие периодич. закона Менделеева, создание в нач. 20 в. новых аналит. методов (микроанализ, хроматография). Революцией можно считать и появление новых областей, вырабатывающих новое видение предмета X. и влияющих на все ее области (напр., возникновение физ. X. на базе хим. термодинамики и хим. кинетики).
    Хим. знание обладает развитой структурой. Каркас X. составляют основные хим. дисциплины, сложившиеся в 19 в.: аналит., неорг., орг. и физ. X. В дальнейшем в ходе эволюции структуры А. образовалось большое число новых дисциплин (напр., биохимия, кристаллохимия), а также новая инженерная отрасль – химическая технология.
    На каркасе дисциплин вырастает большая совокупность исследовательских областей, часть из к-рых входит в ту или иную дисциплину (напр., X. элементоорг. соед.- часть орг. X.), другие носят многодисциплинарный характер, т. е. требуют объединения в одном исследовании ученых из разных дисциплин (напр., исследование структуры биополимеров с использованием комплекса сложных методов). Третьи являются междисциплинарными, т. е. требуют подготовки специалиста нового профиля (напр., X. нервного импульса).
    Поскольку почти вся практич. деятельность людей связана с применением материи как в-ва, хим. знание необходимо во всех областях науки и технологии, осваивающих материальный мир. Поэтому сегодня X. стала, наравне с математикой, хранилищем и генератором такого знания, к-рое “пропитывает” почти всю остальную науку. То есть, выделяя X. как совокупность областей знания, можно говорить и о хим. аспекте большинства других областей науки. На “границах” X. существует множество гибридных дисциплин и областей.
    На всех этапах развития как науки X. испытывает мощное воздействие физ. наук – сначала ньютоновской механики, потом термодинамики, атомной физики и квантовой механики. Атомная физика дает знание, входящее в фундамент X., раскрывает смысл периодич. закона, помогает понять закономерности распространенности и распределения хим. элементов во Вселенной, чему посвящены ядерная астрофизика и космохимия.
    Фундам. влияние оказала на X. термодинамика, устанавливающая принципиальные ограничения на возможность протекания хим. р-ций (хим. термодинамика). X., весь мир к-рой был изначально связан с огнем, быстро освоила термодинамич. способ мышления. Вант-Гофф и Аррениус связали с термодинамикой исследование скорости р-ций (кинетику) -X. получила совр. способ изучения процесса. Изучение хим. кинетики потребовало привлечения многих частных физ. дисциплин для понимания процессов переноса в-в (см., напр., Диффузия, Массообмен).Расширение и углубление математизации (напр., применение мат. моделирования, графов теории )позволяет говорить о формировании мат. X. (ее предсказал Ломоносов, назвав одну из своих книг “Элементы математической химии”). Язык химии. Система информации. Предмет X.- элементы и их соед., хим. взаимод. этих объектов – обладает огромным и быстро растущим разнообразием. Соответственно сложен и динамичен язык л. Его словарь включает назв. элементов, соединений, хим. частиц и материалов, а также понятия, отражающие структуру объектов и их взаимодействие. Язык X. имеет развитую морфологию – систему префиксов, суффиксов и окончаний, позволяющих выразить качественное многообразие хим. мира с большой гибкостью (см. Номенклатура химическая). Словарь X. переведен на язык символов (знаков, ф-л, ур-ний), к-рые позволяют заменить текст очень компактным выражением или зрительным образом (напр., пространств. модели). Создание научного языка X. и способа записи информации (прежде всего на бумаге) – один из великих интеллектуальных подвигов европейской науки. Международное сообщество химиков сумело наладить конструктивную всемирную работу в столь противоречивом деле, как выработка терминологии, классификации и номенклатуры. Было найдено равновесие между обыденным языком, историческими (тривиальными) названиями хим. соединений и их строгими формульными обозначениями. Создание языка X.- удивительный пример сочетания очень высокой мобильности и прогресса с устойчивостью и преемственностью (консерватизмом). Совр. хим. язык позволяет очень коротко и однозначно записывать огромный объем информации и обмениваться ею между химиками всего мира. Созданы машиночитаемые версии этого языка. Многообразие объекта X.и сложность языка делают информационную систему X. наиб. крупной и изощренной во всей науке. Ее основу составляют химические журналы, а также монографии, учебники, справочники. Благодаря рано возникшей в X. традиции международной координации, более века назад сложились нормы описания хим. в-в и хим. р-ций и положено начало системы периодически пополняющихся указателей (напр., указатель орг. соед. Бейльштейна; см. также Химические справочники и энциклопедии). Огромные масштабы хим. литературы уже 100 лет назад побудили искать способы ее “сжатия”. Возникли реферативные журналы (РЖ); после 2-й мировой войны в мире издавалось два максимально полных РЖ: “Chemical Abstracts” и “РЖ Химия”. На базе РЖ развиваются автоматизир. информационно-поисковые системы. Химия как социальная система – крупнейшая часть всего сообщества ученых. На формирование химика как типа ученого оказали влияние особенности объекта его науки и способа деятельности (хим. эксперимента). Трудности мат. формализации объекта (по сравнению с физикой) и в то же время многообразие чувственных проявлений (запах, цвет, биол. и др. активность) с самого начала ограничивали господство механицизма в мышлении химика и оставляли значит. поле для интуиции и артистизма. Кроме того, химик всегда применял инструмент немеханич. природы – огонь. С другой стороны, в отличие от устойчивых, данных природой объектов биолога, мир химика обладает неисчерпаемым и быстро нарастающим многообразием. Неустранимая таинственность нового в-ва придала мироощущению химика ответственность и осторожность (как социальный тип химик консервативен). Хим. лаборатория выработала жесткий механизм “естественного отбора”, отторжения самонадеянных и склонных к ошибкам людей. Это придает своеобразие не только стилю мышления, но и духовно-нравственной организации химика.
    Сообщество химиков состоит из людей, профессионально занимающихся X. и относящих самих себя к этой области. Примерно половина из них работает, однако, в других областях, обеспечивая их хим. знанием. Кроме того, к ним примыкает множество ученых и технологов – в большой мере химиков, хотя уже и не относящих себя к химикам (освоение навыков и умений химика учеными других областей затруднено из-за указанных выше особенностей предмета).
    Как и любое другое сплоченное сообщество, химики имеют свой профессиональный язык, систему воспроизводства кадров, систему коммуникаций [журналы, конгрессы и т. д.], свою историю, свои культурные нормы и стиль поведения. Методы исследования. Особая область хим. знания – методы хим. эксперимента (анализа состава и структуры, синтеза хим. в-в). А.- наиб. ярко выраженная эксперим. наука. Набор навыков и приемов, к-рыми должен владеть химик, очень широк, а комплекс методов быстро растет. Поскольку методы хим. эксперимента (особенно анализа) используются почти во всех областях науки, X. разрабатывает технологии для всей науки и объединяет ее методически. С другой стороны, X. проявляет очень высокую восприимчивость к методам, рожденным в др. областях (прежде всего физике). Ее методы носят в высшей степени междисциплинарный характер.
    В исследоват. целях в X. используется огромный набор способов воздействия на в-во. Вначале это были термич., хим. и биол. воздействия. Затем добавились высокие и низкие давления, мех., магн. и электрич. воздействия, потоки ионов кэлементарных частиц, лазерное излучение и др. Сейчас все больше этих способов проникает в технологию произ-ва, что открывает новый важный канал связи науки с произ-вом. Организации и учреждения. Хим. исследования – особый тип деятельности, выработавший соответствующую систему организаций и учреждений. Особым типом учреждения стала хим. лаборатория, устройство к-рой отвечает основным ф-ци-ям, выполняемым в коллективе химиков. Одну из первых лабораторий создал Ломоносов в 1748, на 76 лет раньше, чем хим. лаборатории появились в США. Пространств. строение лаборатории и ее оборудование позволяют хранить и использовать большое число приборов, инструментов и материалов, в т. ч. потенциально очень опасных и несовместимых между собой (легко воспламеняющихся, взрывчатых и ядовитых).
    Эволюция методов исследования в X. привела к дифференциации лабораторий и выделению множества методич. лабораторий и даже приборных центров, к-рые специализируются на обслуживании большого числа коллективов химиков (анализы, измерения, воздействие на в-во, расчеты и т. д.). Учреждением, объединяющим работающие в близких областях лаборатории, с кон. 19 в. стал исследоват. ин-т (см. Химические институты). Очень часто хим. ин-т имеет опытное произ-во – систему полупром. установок для изготовления небольших партий в-в и материалов, их испытания и отработки технол. режимов.
    Подготовка химиков ведется на хим. факультетах университетов или в специализир. высших учебных заведениях, к-рые отличаются от других большой долей практикума и интенсивным использованием демонстрационных опытов в теоретич. курсах. Разработка хим. практикумов и лекционных опытов – особый жанр хим. исследований, педагогики и во многом искусства. Начиная с сер. 20 в. подготовка химиков стала выходить за рамки вуза, охватывать более ранние возрастные группы. Возникли специализир. хим. средние школы, кружки и олимпиады. В СССР и России была создана одна из лучших в мире систем доинститутской хим. подготовки, развит жанр популярной хим. литературы.
    Для хранения и передачи хим. знания существует сеть издательств, библиотек и информационных центров. Особый тип учреждений X. составляют национальные и международные органы управления и координации всей деятельностью в этой сфере – государственные и общественные (см., напр., Международный союз теоретической и прикладной химии).
    Система учреждений и организаций X.- сложный организм, к-рый “выращивался” 300 лет и во всех странах рассматривается как большое национальное достояние. Лишь две страны в мире обладали целостной системой организации X. по структуре знания и по структуре ф-ций – США и СССР. Химия и общество. X.- наука, диапазон отношений к-рой с обществом всегда был очень широк – от восхищения и слепой веры (“химизация всего народного хозяйства”) до столь же слепого отрицания (“нитратный” бум) и хемофобии. На X. был перенесен образ алхимика – мага, скрывающего свои цели и обладающего непонятной силой. Яды и порох в прошлом, нервно-паралитич. и психотропные в-ва сегодня -эти инструменты власти обьщенное сознание ассоциирует с X. Поскольку хим. пром-сть является важным и необходимым компонентом экономики, хемофобия нередко сознательно разжигается в конъюнктурных целях (искусств. экологич. психозы).
    На деле X. является системообразующим фактором совр. общества, т. е. совершенно необходимым условием его существования и воспроизводства. Прежде всего потому, что X. участвует в формировании совр. человека. Из его мировоззрения нельзя изъять видение мира через призму понятий X. Более того, в индустриальной цивилизации человек сохраняет свой статус члена общества (не маргинализуется) лишь в том случае, если достаточно быстро осваивает новые хим. представления (для чего служит целая система популяризации X.). Вся техносфера – искусственно созданный окружающий человека мир – все быстрее насыщается продуктами хим. произ-ва, обращение с к-рыми требует высокого уровня хим. знаний, навыков и интуиции.
    В кон. 20 в. все более ощущается общее несоответствие обществ. ин-тов и обыденного сознания индустриального общества уровню химизации совр. мира. Это несоответствие породило цепь противоречий, ставших глобальной проблемой и создающих качественно новую опасность. На всех социальных уровнях, включая научное сообщество в целом, растет отставание уровня хим. знаний и навыков от хим. реальности техносферы и ее воздействия на биосферу. Хим. образование и воспитание в общей школе скудеет. Увеличивается пропасть между хим. подготовкой политиков и потенциальной опасностью неверных решений. Организация новой, адекватной реальности системы всеобщего хим. образования и освоение хим. культуры становится условием безопасности и устойчивого развития цивилизации. На время кризиса (к-рый обещает быть долгим) неизбежна переориентация приоритетов X.: от знания ради улучшения условий жизни к знанию ради гарантир. сохранения жизни (от критерия “максимизации выгоды” к критерию “минимизации ущерба”). Прикладная химия. Практическое, прикладное значение X. состоит в осуществлении контроля над хим. процессами, протекающими в природе и техносфере, в произ-ве и преобразовании нужных человеку в-в и материалов. В большинстве отраслей произ-ва вплоть до 20 в. доминировали процессы, унаследованные от ремесленного периода. X. раньше других наук стала порождать произ-ва, сам принцип к-рых был основан на научном знании (напр., синтез анилиновых красителей).
    Состояние хим. пром-сти во многом определяло темпы и направление индустриализации и политич. ситуацию (как, напр., не предвиденное странами Антанты создание крупнотоннажного произ-ва аммиака и азотной кислоты Германией по методу Гебера – Боша, что обеспечило ей достаточное для ведения мировой войны кол-во взрывчатых в-в). Развитие пром-сти минер, удобрений, а затем и ср-в защиты растений резко повысило продуктивность сельского хозяйства, что стало условием урбанизации и быстрого развития индустрии. Замена техн. культур искусств. в-вами и материалами (ткани, красители, заменители жиров и др.) равноценно значит. увеличению продовольств. ресурсов и сырья для легкой пром-сти. Состояние и экономич. эффективность машиностроения и стр-ва все больше определяется разработкой и произ-вом синтетич. материалов (пластмасс, каучуков, пленок и волокон). Развитие новых систем связи, к-рые в ближайшем будущем кардинально изменят и уже начали менять облик цивилизации, определяется разработкой оптоволоконных материалов; прогресс телевидения, информатики и компьютеризации связан с разработкой элементной базы микроэлектроники и мол. электроники. В целом развитие техносферы во многом зависит сегодня от ассортимента и кол-ва выпускаемых хим. пром-стью продуктов. Качество многих хим. продуктов (напр., лакокрасочных материалов) влияет и на духовное благополучие населения, т. е. участвует в формировании высших ценностей человека.
    Невозможно переоценить роль X. в развитии одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством,- защите окружающей среды (см. Охрана природы). Здесь задача X. состоит в разработке и усовершенствовании методов обнаружения и определения антропогенных загрязнений, изучении и моделировании хим. р-ций, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, создании безотходных или малоотходных хим. произ-в, разработке способов обезвреживания и утилизации пром. и бытовых отходов. Лит.: Фнгуровский Н. А., Очерк общей истории химии, т. 1-2, М., 1969-79; Кузнецов В. И., Диалектика развития химии, М., 1973; Соловьев Ю. И., Трифонов Д. Н., Шамин А. Н., История химии. Развитие основных направлений современной химии, М., 1978; Джуа М., История химии, пер. с итал., М., 1975; Легасов В. А., Бучаченко А. Л., “Успехи химии”, 1986, т. 55, в. 12, с. 1949-78; Фримантл М., Химия в действии, пер. с англ., ч. 1-2, М., 1991; Пиментел Дж., Кунрод Дж., Возможности химии сегодня и завтра, пер. с англ., М., 1992; Par ting ton J. R., A history of chemistry, v. 1-4, L.- N. Y., 1961-70. С. Г. Кара-Мурза, Т. А. Айзатулин.
    Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия.
    Под ред. И. Л. Кнунянца.
    1988.

  3. Negami Ответить

    Характерная общественная черта нового времени – избавление от теологического мышления. В связи с этим формируется целый спектр научных дисциплин. Именно в это время можно говорить об истории химии как науки. Уникальной личностью в это время был Роберт Бойль, который поставил перед собой небывалую задачу – разыскать как можно больше химических элементов и веществ, изучить их свойства и структурировать ранее полученные сведения.
    Еще одной культовой личностью был Антуан Лавуазье, который к концу XVIII века демонстрирует обществу свою теорию кислородного горения. Это новый уровень в развитии химической отрасли. Краткая история развития химии, описанная в его главном научном труде «Элементарный курс физики», была написана живым, простым и доступным для всех людей языком.

    Отталкиваясь от закона сохранения массы, Антуан создает таблицу имеющихся химических элементов. На основе этой структуры меняются представления о природе химического вещества. Осознание структуры соединений очень значимо, поскольку вся жизнь на Земле связана с их возникновением и превращением. В это же время происходит деление химической науки на два основных раздела – органическую и неорганическую химию, то есть химию живой и неживой природы. История органической химии выделяется, формируется отдельно. Таким образом, новое время демонстрирует уже всецело научную химию, которая основывается на эмпирических принципах и лабораторных опытах.

    Девятнадцатый век в истории развития химической науки

    В начале девятнадцатого века многие ученые стали вновь обращать свои взоры в античные мысли. Так, в начале XIX века Джон Дальтон, исходя из предположений Демокрита, выдвигает свою атомную теорию. Наблюдая за непохожими друг на друга процессами превращения веществ, ученые пришли к заключению, что абсолютно все вещества состоят из мельчайших частичек – атомов и молекул. Впоследствии было открыто, что важнейшей характеристикой этих частиц является масса.
    В это же время открываются основные химические законы, которые уточнялись в последующие столетия, трансформировались с учетом новых познаний, но тем не менее не потеряли своего значения в химической науке. Перечислим данные законы:
    постоянства химического состава;
    сохранения массы;
    кратного и объемного отношения.
    В один из основных законов физики и химии данного века превращается гипотеза Авогадро, а также сформулированный немного позже газовый закон. Эти два положения открыли способ установления стандартной шкалы атомных масс. Отметим, что данными шкалами пользуются и по сегодняшний день.

    Химия в середине XIX века

    К середине девятнадцатого века учеными было открыто свыше пятидесяти химических элементов, высчитаны их атомные массы, изучены свойства и способы соединения с другими веществами. Все это стало следствием открытия главного химического закона – периодического закона Д. И. Менделеева. Новшества этого ученого заключались в том, что закономерность изменения свойств химических элементов при увеличении объема массы атомов была выявлена до появления какого-либо объяснения этого феномена.

    На сегодняшний день открытия Менделеева не потеряли своей значимости. Открытие новых химических элементов и проведение современных исследований только больше укрепили основные позиции ученого. Периодическая таблица химических элементов, созданная на основе этого закона, – главный путеводитель в изучении свойства любого химического элемента.

    Химия в начале XX века

    В начале двадцатого века на химической арене происходит настоящая революция. В это время были сформированы основные положения квантовой механики и определено строение атома. Эти открытия явились фундаментальным звеном в понимании смысла периодического закона и строения вещества в целом. Характерной чертой данного времени является идея о тесном взаимодействии наук физики и химии. Ведь отличия между этими естественными науками проявляются только в рамках изучаемых явлений.

    Современный этап развития химии

    На сегодняшний день знания о химических элементах и их структуре помогают объяснить и спрогнозировать свойства молекул и натуральных веществ, представляющих собой совокупность большого числа движущихся частиц. Технический уровень позволяет изучать различные превращения молекул. В последние годы появилась возможность с помощью компьютерного моделирования на основании расчетов квантовой механики определять структуру химического соединения вещества, механизмы соединения и способы движения частиц, которые трудно поддаются экспериментальному фиксированию.

    Необходимо упомянуть о том, что сегодня главная цель, которая стоит перед химической наукой, – это исследование процесса: пройдет данная химическая реакция или нет, а если пройдет, то какой будет результат и каковы оптимальные условия, чтобы коэффициент полезного действия проводимой реакции был как можно больше, а скорость процесса приемлемой? Изучения скорости протекания реакции очень важны как для выявления оптимальных условий совершения реакции, так и для того, чтобы заранее, до проведения реакции, приблизительно знать результат.
    Так зачем же нужна химия? На сегодняшний день без базовых знаний данной научной дисциплины не обойтись. Знание общих принципов и химических законов необходимы ученому, работающему в любой отрасли химического знания, будь то изучение процессов, осуществляющихся в недрах Земли, производство полимерных материалов или организм человека.

  4. Manalanim Ответить

    По представлениям Аристотеля, основные качества не связаны нераздельно с первичной материей — их можно отнимать у нее или прибавлять к ней. Так, например, нагревая воду, мы отнимаем от нее холод и придаем ей тепло, вода испаряется, т.е. превращается, как считал Аристотель, в воздух. Из этого делался вывод, что один элемент может перейти в другой. Искусство создания различных веществ сводилось, таким образом, к соединению определенных качеств.
    Греческие философы создавали общие представления о происходящем в природе, опираясь только на наблюдения; производительные силы общества были еще очень далеки от того уровня, когда могла бы возникнуть точная наука, основанная на эксперименте.
    В то время как философы основное свое внимание сосредоточили на отвлеченных теориях, стараясь понять внутреннее строение материи, не прекращалось и постепенное накопление практических сведений о химических превращениях.
    По общепринятому теперь мнению, химия как собрание различных сведений о веществах, часто облеченных в мистическую форму, возникла в I в. в Александрии — городе, расположенном в дельте Нила. Александрия являлась огромным торговым и культурным центром, куда стекались люди и товары из всех стран античного мира. Там концентрировались и оттуда распространялись практические знания, существовавшие в Египте с древнейших времен, и находили развитие философские идеи античной Греции. Трактаты, написанные в Александрии в I в., содержали много химических сведений, изображения химических аппаратов, описания операций прокаливания, возгонки, фильтрования, растворения, кристаллизации. Там же возникла идея о возможности превращения неблагородных металлов в золото, идея, которая надолго увлекла химию на путь неосуществимых исканий.
    После завоевания в VII в. Египта и других стран Востока арабами часть накопленных в Александрии практических химических знаний все же сохранилась. Арабы воспользовались ими, а в дальнейшем открыли и изучили много новых веществ, в том числе азотную кислоту и различные соли. Употреблявшееся александрийскими учеными слово «химия» путем прибавления к нему арабской приставки ал превратилось в алхимию. Арабские ученые оставили ряд книг, содержащих описания различных химических опытов и много практических сведений.
    Завоевание арабами Южной Испании способствовало проникновению в Западную Европу практических химических знаний; вместе с ними проникла также и идея о превращении неблагородных металлов в золото. Средние века проходят в Европе в безнадежных попытках осуществить эту идею. В истории химии этот период носит название алхимического. Господствующим учением являлось учение Аристотеля. Усилия алхимиков были направлены в первую очередь на отыскание таинственного философского камня, который должен был обладать чудесным свойством не только превращать неблагородные металлы в золото, но и исцелять болезни, возвращать молодость и удлинять жизнь.
    Перелом в развитии химии начался только в эпоху Возрождения. В это время, характеризующееся возникновением в Европе капиталистических отношений, жизнь выдвигает перед химией много новых практических задач. Опыты применения химических препаратов при лечении болезней привели к созданию нового направления в химии, получившего название ятрохимии (медицинской химии). Основателем его был швейцарский врач Парацельс (1493—1541), считавший основной целью химии приготовление лекарств. Успешные результаты, достигнутые Парацельсом, применившим химические препараты в своей медицинской практике, принесли ему огромную известность и привлекли к химическим исследованиям многих врачей. Новое направление оттеснило на задний план проблемы алхимиков и внесло разумное начало в изучение химических превращений. К этому же времени относятся работы немецкого металлурга Г. Агриколы (1494— 1555), заложившие основы металлургии и открывшие для химии новую, весьма обширную область применения.
    Хотя химики этого периода еще находились под влиянием учения Аристотеля и разделяли многие заблуждения алхимиков, в том числе и веру в философский камень, все же их работы дали возможность значительно углубить имевшиеся химические знания.
    На Руси алхимия не имела распространения. Русская практическая химия вплоть до XVII в. развивалась почти независимо от Западной Европы. Обмен химическими знаниями происходил главным образом со странами Ближнего Востока (Византией, Арменией и др.). Русские мастера своими наблюдениями и изобретениями расширяли получаемые практические сведения и способствовали дальнейшему развитию химических знаний. Накопленный русскими химиками опыт был отчасти отражен в многочисленных рецептурных сборниках, носивших на Руси названия травников, цветников, уставов, лечебников.
    Только в XVII в. химия начинает освобождаться от схоластического подхода к изучению природы и строить свои выводы на основе точного эксперимента. Начало этому новому направлению в химии было положено Робертом Бойлем (1627—1691).
    Бойль первым применил в химии новый метод исследования, в основе которого лежало представление о том, что познания возникают из обобщения данных опыта и закономерностей, наблюдаемых в явлениях природы. Задача химика, говорил Бойль, заключается в том, чтобы ставить опыты, собирать наблюдения и не выдвигать ни одной теории без тщательного исследования относящихся к ней явлений. Цель химии — познание строения тел, а средство этого познания — химический анализ, состоящий в разложении тел на элементы. Но элементы Бойля не имеют ничего общего с аристотелевскими элементами. По учению Бойля, элементами следует считать «те простейшие тела, из которых составлены сложные тела и к которым мы в конце концов приходим, разлагая последние». Теоретические взгляды Бойля на химические элементы изложены им в книге «Скептик-химик», где он подвергает резкой критике представления алхимиков и их учение о превращении металлов.
    Работы Бойля и особенно его метод исследования оказали большое влияние на дальнейшее развитие химии. Однако потребовалось еще около 100 лет, чтобы химия окончательно избавилась от ига аристотелевского понимания материи и вышла на путь строгого научного изучения явлений. Этот период характеризуется господством в химии так называемой флогистонной теории, созданной в конце XVII в. немецким химиком Г. Шталем (1659—1734) и явившейся первой химической теорией.
    Появление флогистонной теории было вызвано необходимостью объяснения процессов горения, окисления и восстановления металлов, что в связи с развитием металлургии привлекло к себе особое внимание химиков. Согласно этой теории все горючие вещества, в том числе и металлы, содержат особое огневое начало — флогистон. При сжигании горючих веществ или при накаливании металлов флогистон улетучивается, и в остатке получается землистое вещество — окалина. По этой теории горение есть разложение вещества на флогистон и землистый остаток, например:
    цинк = флогистон + окалина цинка.
    Вещества, оставляющие при горении очень мало землистого остатка, например уголь, состоят почти из чистого флогистона. Негорючему веществу — окалине можно придать флогистон, накаливая ее с богатым флогистоном углем, тогда окалина переходит в металл:
    окалина цинка + флогистон = цинк.
    Так ошибочная теория объясняла довольно широкий круг фактов. Господству флогистонной теории не помешал даже такой, казалось бы, явно противоречащий ей факт, как увеличение массы металлов при горении. Приверженцы теории объясняли это особой легкостью флогистона, который в противоположность всем остальным телам не притягивается к земле, а отталкивается от нее. Поэтому чем больше флогистона содержит тело, тем оно легче. Наоборот, теряя флогистон, тело становится тяжелее. Подобным же образом пытались обходить и другие противоречия. Например, необходимость воздуха для горения объясняли тем, что флогистон не просто исчезает при горении, но соединяется с воздухом или какой-то его частью. Если воздуха нет, то горение прекращается, потому что флогистону не с чем соединяться.
    Флогистонная теория долгое время пользовалась всеобщим признанием. Почти через 70 лет после ее создания Г. Кавендиш, получивший газообразный водород, принял его за флогистон. Флогистонная теория позволила систематизировать большинство известных в то время фактов и давала возможность решать новые проблемы, выдвигаемые практикой. Однако как и всякая ложная теория, создающая иллюзию объяснения вместо вскрытия действительных причин явлений, флогистонная теория стала в конце концов, тормозом в развитии химии, не позволяя окончательно избавиться от остатков алхимических представлений.

  5. Muwyn Ответить

    2. Алхимический период: III-XVII вв. Алхимический период – это время поисков философского камня, считавшегося необходимым для осуществления трансмутации металлов. Алхимическая теория, основанная на античных представлениях о четырёх элементах, была тесно переплетена с астрологией и мистикой. Наряду с химико-техническим “златоделием” эта эпоха примечательна также и созданием уникальной системы мистической философии. Алхимический период, в свою очередь, разделяется на три подпериода: александрийскую (греко-египетскую), арабскую и европейскую алхимию.
    Александрийская алхимия. В Александрии произошло соединение теории (натурфилософии Платона и Аристотеля) и практических знаний о веществах, их свойствах и превращениях; из этого соединения и родилась новая наука – химия. Само слово “химия” обычно считается происходящим от древнего названия Египта – Кем или Хем; изначально слово, по-видимому, должно было означать нечто вроде “египетского искусства”. Иногда термин производят от греческого чхмпт – сок или чхменуйж – литьё. Основными объектами изучения александрийской химии являлись металлы. В александрийский период сформировалась традиционная металлопланетная символика алхимии, в которой каждому из семи известных тогда металлов сопоставлялась соответствующая планета: серебру – Луна, ртути – Меркурий, меди – Венера, золоту – Солнце, железу – Марс, олову – Юпитер, свинцу – Сатурн. Небесным покровителем химии в Александрии стал египетский бог Тот или его греческий аналог Гермес.
    Среди значительных представителей греко-египетской алхимии, имя которых дошло до наших дней, можно отметить Болоса Демокритоса, Зосима Панополита, Олимпиодора. Написанная Болосом книга “Физика и мистика” (ок. 200 лет до н. э.) состоит из четырёх частей, посвящённых золоту, серебру, драгоценным камням и пурпуру. Болос впервые высказал идею трансмутации металлов – превращения одного металла в другой (прежде всего неблагородных металлов в золото), ставшую основной задачей всего алхимического периода. Зосим в своей энциклопедии (III в.) определил khemeia как искусство делания золота и серебра, описал “тетрасомату” – стадии процесса приготовления искусственного золота; особо он указывал на запрет разглашения тайн этого искусства. От александрийского периода осталось также и множество герметических текстов, представлявших собой попытку философско-мистического объяснения превращений веществ, среди которых знаменитая “Изумрудная скрижаль” Гермеса Трисмегиста. К числу несомненных практических достижений греко-египетских алхимиков следует отнести открытие явления амальгамирования металлов. Амальгама золота стала применяться для позолоты. Александрийскими учёными был усовершенствован способ извлечения золота и серебра из руд, для чего широко применялась ртуть, получаемая из киновари или каломели. Помимо практического значения, уникальная способность ртути образовывать амальгаму способствовала появлению представления о ртути, как об особом, “первичном” металле. Алхимиками был разработан также способ очистки золота купелированием – нагреванием руды со свинцом и селитрой.
    Арабская алхимия. Теоретической основой арабской алхимии по-прежнему являлось учение Аристотеля. Однако развитие алхимической практики потребовало создания новой теории, основанной на химических свойствах веществ. Джабир ибн Хайян (Гебер) в конце VIII века разработал ртутно-серную теорию происхождения металлов, согласно которой металлы образованы двумя принципами: Ртутью (принцип металличности) и Серой (принцип горючести). Для образования золота – совершенного металла, помимо Ртути и Серы необходимо наличие некоторой субстанции, которую Джабир называл эликсиром (al-iksir, от греческого оесйпн, то есть “сухой”). Проблема трансмутации, таким образом, в рамках ртутно-серной теории свелась к задаче выделения эликсира, иначе называемого философским камнем (Lapis Philosophorum). Эликсир, как считалось, должен был обладать ещё многими магическими свойствами – исцелять все болезни, и, возможно, давать бессмертие. Ртутно-серная теория составила теоретическую основу алхимии на несколько последующих столетий. В начале X века другой выдающийся алхимик – Ар-Рази (Разес), – усовершенствовал теорию, добавив к Ртути и Сере принцип твёрдости (хрупкости), или философскую Соль. Арабская алхимия, в отличие от александрийской, была вполне рациональна; мистические элементы в ней представляли собой скорее дань традиции. Помимо формирования основной теории алхимии, во время арабского этапа был разработан понятийный аппарат, лабораторная техника и методика эксперимента. Арабские алхимики добились несомненных практических успехов – ими выделены сурьма, мышьяк и, по-видимому, фосфор, получены уксусная кислота и разбавленные растворы минеральных кислот. Важной заслугой арабских алхимиков стало создание рациональной фармации, развившей традиции античной медицины.
    Европейская алхимия. Научные воззрения арабов проникли в средневековую Европу в XIII веке. Работы арабских алхимиков были переведены на латынь, а затем и на другие европейские языки.
    Среди крупнейших алхимиков европейского этапа можно отметить Альберта Великого, Роджера Бэкона, Арнальдо де Вилланову, Раймунда Луллия, Василия Валентина. Р. Бэкон определил алхимию следующим образом: “Алхимия есть наука о том, как приготовить некий состав, или эликсир, который, если его прибавить к металлам неблагородным, превратит их в совершенные металлы”. В Европе в мифологию и символику алхимии были внедрены элементы христианской мифологии (Петрус Бонус, Николай Фламель); в целом для европейской алхимии мистические элементы оказались значительно более характерны, нежели для арабской. Мистицизм и закрытость европейской алхимии породили значительное число мошенников от алхимии; уже Данте Алигьери в “Божественной комедии” поместил в восьмой круг Ада тех, кто “алхимией подделывал металлы”. Характерной чертой европейской алхимии стало её двусмысленное положение в обществе. Как церковные, так и светские власти неоднократно запрещали занятия алхимией; в то же время алхимия процветала и в монастырях, и при королевских дворах. К началу XIV века европейская алхимия добилась первых значительных успехов, сумев превзойти арабов в постижении свойств вещества. В 1270 году итальянский алхимик Бонавентура, в одной из попыток получения универсального растворителя получил раствор нашатыря в азотной кислоте (aqua fortis), который оказался способным растворять золото, царя металлов (отсюда и название – aqua Regis, то есть царская водка). Псевдо-Гебер – один из самых значительных средневековых европейских алхимиков, работавший в Испании в XIV веке и подписывавший свои сочинения именем Гебера, – подробно описал концентрированные минеральные кислоты (серную и азотную). Использование этих кислот в алхимической практике привело существенному росту знаний алхимиков о веществе. В середине XIII века в Европе началась выделка пороха; первым его (не позже 1249) описал Р. Бэкон (часто упоминаемого монаха Б. Шварца можно считать основоположником порохового дела в Германии). Появление огнестрельного оружия стало сильнейшим стимулом для развития алхимии и её тесного переплетения с ремесленной химией.
    Техническая химия и ятрохимия. Начиная с эпохи Возрождения, в связи c развитием производства всё большее значение в алхимии стало приобретать производственное и вообще практическое направление: металлургия, изготовление керамики, стекла и красок. В первой половине XVI века в алхимии выделились рациональные течения: техническая химия, начало которой положили работы В. Бирингуччо, Г. Агриколы и Б. Палисси, и ятрохимия, основателем которой стал Парацельс. Бирингуччо и Агрикола видели задачу алхимии в поисках способов совершенствования химической технологии; в своих трудах они стремились к максимально ясному, полному и достоверному описанию опытных данных и технологических процессов. Парацельс утверждал, что задача алхимии – изготовление лекарств; при этом медицина Парацельса основывалась на ртутно-серной теории. Он считал, что в здоровом организме три принципа – Ртуть, Сера и Соль, – находятся в равновесии; болезнь представляет нарушение равновесия между принципами. Для его восстановления Парацельс ввёл в практику лекарственные препараты минерального происхождения – соединения мышьяка, сурьмы, свинца, ртути и т. п., – в дополнение к традиционным растительным препаратам. К представителям ятрохимии (спагирикам, как называли себя последователи Парацельса) можно отнести многих известных алхимиков XVI-XVII веков: А. Либавия, Р. Глаубера, Я.Б. Ван Гельмонта, О. Тахения. Техническая химия и ятрохимия непосредственно подвели к созданию химии как науки; на этом этапе были накоплены навыки экспериментальной работы и наблюдений, в частности, разработаны и усовершенствованы конструкции печей и лабораторных приборов, методы очистки веществ (кристаллизация, перегонка и др.), получены новые химические препараты. Главным результатом алхимического периода в целом, помимо накопления значительного запаса знаний о веществе, явилось зарождение эмпирического подхода к изучению свойств вещества. Алхимический период стал совершенно необходимым переходным этапом между натурфилософией и экспериментальным естествознанием.
    3. Период становления (объединения): XVII-XVIII вв. Вторая половина XVII века ознаменовалась первой научной революцией, результатом которой стало новое естествознание, целиком основанное на экспериментальных данных. Создание гелиоцентрической системы мира (Н. Коперник, И. Кеплер), новой механики (Г. Галилей), открытие вакуума и атмосферного давления (Э. Торричелли, Б. Паскаль и О. фон Герике) привели к глубокому кризису аристотелевской физической картины мира. Ф. Бэкон выдвинул тезис о том, что решающим доводом в научной дискуссии должен являться эксперимент; в философии возродились атомистические представления (Р. Декарт, П. Гассенди). Одним из следствий этой научной революции явилось создание новой химии, основоположником которой традиционно считается Р. Бойль. Бойль, доказав несостоятельность алхимических представлений об элементах как носителях неких качеств, поставил перед химией задачу поиска реальных химических элементов. Элементы, по Бойлю, – практически неразложимые тела, состоящие из сходных однородных корпускул (мельчайшие частицы материи или эфира), из которых составлены все сложные тела и на которые они могут быть разложены. Главной задачей химии Бойль считал изучение состава веществ и зависимости свойств вещества от его состава. Создание теоретических представлений о составе тел, способных заменить учение Аристотеля и ртутно-серную теорию, оказалось весьма сложной задачей. В последней четверти XVII в. появились так называемые эклектические воззрения, создатели которых пытаются увязать алхимические традиции и новые представления о химических элементах (Н. Лемери, И.И. Бехер).
    Химия как научная дисциплина. С 1670 по 1800 химия получила официальный статус в учебных планах ведущих университетов наряду с натурфилософией и медициной. В 1675 появился учебник Николя Лемери (1645-1715) Курс химии, завоевавший огромную популярность, в свет вышло 13 его французских изданий, а кроме того, он был переведен на латинский и многие другие европейские языки. В 18 в. в Европе создаются научные химические общества и большое количество научных институтов; проводимые в них исследования тесно связаны с социальными и экономическими потребностями общества. Появляются химики-практики, занимающиеся изготовлением приборов и получением веществ для промышленности.
    Теория флогистона. В сочинениях химиков второй половины 17 в. большое внимание уделялось толкованиям процесса горения. По представлениям древних греков, все, что способно гореть, содержит в себе элемент огня, который высвобождается при соответствующих условиях. В 1669 немецкий химик Иоганн Иоахим Бехер попытался дать рационалистическое объяснение горючести. Он предположил, что твердые вещества состоят из трех видов “земли”, и один из видов, названный им “жирной землей”, принял за “принцип горючести”. Последователь Бехера немецкий химик и врач Георг Эрнст Шталь трансформировал концепцию “жирной земли” в обобщенную доктрину флогистона – “начала горючести”. Согласно Шталю, флогистон – это некая субстанция, содержащаяся во всех горючих веществах и высвобождающаяся при горении. Шталь утверждал, что ржавление металлов подобно горению дерева. Металлы содержат флогистон, а ржавчина (окалина) уже не содержит флогистона. Это давало приемлемое объяснение и процессу превращения руд в металлы: руда, содержание флогистона в которой незначительно, нагревается на древесном угле, богатом флогистоном, и последний переходит в руду. Уголь же превращается в золу, а руда – в металл, богатый флогистоном. К 1780 теория флогистона была принята химиками почти повсеместно, хотя и не отвечала на очень важный вопрос: почему железо при ржавлении становится тяжелее, хотя флогистон из него улетучивается? Химикам 18 в. это противоречие не казалось столь важным; главное, по их мнению, было объяснить причины изменения внешнего вида веществ. В 18 в. работало много химиков, чья научная деятельность не укладывается в обычные схемы рассмотрения этапов и направлений развития науки, и среди них особое место принадлежит русскому ученому-энциклопедисту, поэту, поборнику просвещения Михаилу Васильевичу Ломоносову (1711-1765). Своими открытиями Ломоносов обогатил почти все области знания, и многие его идеи более чем на сто лет опередили науку того времени. В 1756 Ломоносов провел знаменитые опыты по обжиганию металлов в закрытом сосуде, которые дали неоспоримое доказательство сохранения вещества при химических реакциях и роли воздуха в процессах горения: наблюдаемое увеличение веса при обжигании металлов еще до Лавуазье он объяснял соединением их с воздухом. В противоположность господствовавшим представлениям о теплороде он утверждал, что тепловые явления обусловлены механическим движением материальных частиц. Упругость газов он объяснял движением частиц. Ломоносов разграничивал понятия “корпускула” (молекула) и “элемент” (атом), что получило всеобщее признание лишь в середине 19 в. Ломоносов сформулировал принцип сохранения материи и движения, исключил флогистон из числа химических агентов, заложил основы физической химии, создал при Петербургской АН в 1748 химическую лабораторию, в которой проводились не только научные работы, но и практические занятия студентов. Обширные исследования проводил он в смежных с химией областях знания – физике, геологии и др.
    Пневматическая химия. Недостатки теории флогистона наиболее ясно выявились в период развития т.н. пневматической химии. Крупнейшим представителем этого направления был Р. Бойль: он не только открыл газовый закон, носящий теперь его имя, но и сконструировал аппараты для собирания воздуха. Химики получили важнейшее средство для выделения, идентификации и изучения различных “воздухов”. Важным шагом было изобретение английским химиком Стивеном Хейлзом (1677-1761) “пневматической ванны” в начале 18 в. – прибора для улавливания газов, выделяющихся при нагревании вещества, в сосуд с водой, опущенный вверх дном в ванну с водой. Позже Хейлз и Генри Кавендиш установили существование неких газов (“воздухов”), отличающихся по своим свойствам от обычного воздуха. В 1766 Кавендиш систематически исследовал газ, образующийся при взаимодействии кислот с некоторыми металлами, позже названный водородом. Большой вклад в изучение газов внес шотландский химик Джозеф Блэк. Он занялся исследованием газов, выделяющихся при действии кислот на щелочи. Блэк установил, что минерал карбонат кальция при нагревании разлагается с выделением газа и образует известь (оксид кальция). Выделившийся газ (углекислый газ – Блэк назвал его “связанным воздухом”) можно было вновь соединить с известью и получить карбонат кальция. Среди прочего, это открытие устанавливало неразрывность связей между твердыми и газообразными веществами.
    Химическая революция. Больших успехов в выделении газов и изучении их свойств достиг Джозеф Пристли – протестантский священник, увлеченно занимавшийся химией. Близ Лидса (Англия), где он служил, находился пивоваренный завод, откуда можно было получать в больших количествах “связанный воздух” (теперь мы знаем, что это был диоксид углерода) для проведения опытов.
    Пристли обнаружил, что газы могут растворяться в воде, и попытался собирать их не над водой, а над ртутью. Так он сумел собрать и изучить оксид азота, аммиак, хлороводород, диоксид серы (конечно, это их современные названия). В 1774 Пристли сделал самое важное свое открытие: он выделил газ, в котором вещества горели особенно ярко. Будучи сторонником теории флогистона, он назвал этот газ “дефлогистированным воздухом”. Газ, открытый Пристли, казался антиподом “флогистированного воздуха” (азота), выделенного в 1772 английским химиком Даниэлом Резерфордом (1749-1819). В “флогистированном воздухе” мыши умирали, а в “дефлогистированном” были весьма активным. (Следует отметить, что свойства газа, выделенного Пристли, еще в 1771 описал шведский химик Карл Вильгельм Шееле, но его сообщение по небрежности издателя появилось в печати лишь в 1777.) Великий французский химик Антуан Лоран Лавуазье сразу же оценил значение открытия Пристли. В 1775 он подготовил статью, где утверждал, что воздух не простое вещество, а смесь двух газов, один из них – “дефлогистированный воздух” Пристли, который соединяется с горящими или ржавеющими предметами, переходит из руд в древесный уголь и является необходимым для жизни. Лавуазье назвал его oxygen, кислород, т.е. “порождающий кислоты”. Второй удар по теории элементов-стихий был нанесен после того, как выяснилось, что вода – это тоже не простое вещество, а продукт соединения двух газов: кислорода и водорода. Все эти открытия и теории, покончив с таинственными “стихиями”, повлекли за собой рационализацию химии. На первый план вышли только те вещества, которые можно взвесить или количество которых можно измерить каким-то иным способом. В течение 80-х годов 18 в. Лавуазье в сотрудничестве с другими французскими химиками – Антуаном Франсуа де Фуркруа (1755-1809), Гитоном де Морво (1737-1816) и Клодом Луи Бертолле – разработал логическую систему химической номенклатуры; в ней было описано более 30 простых веществ с указанием их свойств. Этот труд, Метод химической номенклатуры, был опубликован в 1787. Переворот в теоретических взглядах химиков, который произошел в конце 18 в. в результате быстрого накопления экспериментального материала в условиях господства теории флогистона (хотя и независимо от нее), обычно называют “химической революцией”.

  6. Cordadi Ответить

    По определению Д. И. Менделеева Дмитрия Ивановича (1871), “химию в современном ее состоянии можно… назвать учением об элементах”.Происхождение слова “химия” выяснено не окончательно. Многие исследователи полагают, что оно происходит от старинного наименования Египта — Хемия (греч. Chemia, встречается у Плутарха), которое производится от “хем” или “хаме” — чёрный и означает “наука чёрной земли” (Египта), “египетская наука”.
    Главная задача химии — выяснение природы вещества, главный подход к решению этой задачи — разложение вещества на более простые компоненты и синтез новых веществ. Используя этот подход, химики научились воспроизводить множество природных химических субстанций и создавать материалы, не существующие в природе. На химических предприятиях уголь, нефть, руды, вода, кислород воздуха превращаются в моющие средства и красители, пластики и полимеры, лекарства и металлические сплавы, удобрения, гербициды и инсектициды и т.д. Живой организм тоже можно рассматривать как сложнейший химический завод, на котором тысячи веществ вступают в совершенно точно отрегулированные химические реакции.
    Современная химия представляет собой широкий комплекс наук, постепенно сложившийся в ходе ее длительного исторического развития. Практическое знакомство человека с химическими процессами восходит к глубокой древности. В течение многих столетий теоретическое объяснение химических процессов основывалось на натурфилософском учении об элементах-качествах. В модифицированном виде оно послужило основой для алхимии, возникшей примерно в III-IV вв. н.э. и стремившейся решить задачу превращения неблагородных металлов в благородные. Не добившись успеха в решении этой задачи, алхимики, тем не менее, выработали ряд приемов исследования веществ, открыли некоторые химические соединения, чем в определенной степени способствовали возникновению научной химии.
    Важнейшие особенности современной химии таковы.
    1. В химии, прежде всего в физической химии, появляются многочисленные самостоятельные научные дисциплины (химическая термодинамика, химическая кинетика, электрохимия, термохимия, радиационная химия, фотохимия, плазмохимия, лазерная химия).
    2. Химия активно интегрируется с остальными науками, результатом чего было появление биохимии, молекулярной биологии, космохимии, геохимии, биогеохимии. Первые изучают химические процессы в живых организмах, геохимия — закономерности поведения химических элементов в земной коре. Биогеохимия — это наука о процессах перемещения, распределения, рассеяния и концентрации химических элементов в биосфере при участии организмов. Основоположником биогеохимии является В. И. Вернадский. Космохимия изучает химический состав вещества во Вселенной, его распространенность и распределение по отдельным космическим телам.
    3. В химии появляются принципиально новые методы исследования (структурный рентгеновский анализ, масс-спектроскопия, радиоспектроскопия и др.).
    Химия способствовала интенсивному развитию некоторых направлений человеческой деятельности. Например, хирургии химия дала три главных средства, благодаря которым современные операции стали безболезненными и вообще возможными: 1) введение в практику эфирного наркоза, а затем и других наркотических веществ; 2) использование антисептических средств для предупреждения инфекции; 3) получение новых, не имеющихся в природе аллопластических материалов-полимеров.
    В химии весьма отчетливо проявляется неравноценность отдельных химических элементов. Подавляющее большинство химических соединений (96% из более 8,5 тыс. известных в настоящее время) — это органические соединения. В их основе лежат 18 элементов), и большее распространение имеют всего 6 из них). Это происходит в силу того, что, во-первых, химические связи прочны (энергоемки) и, во-вторых, они еще и лабильны. Углерод как никакой другой элемент отвечает всем этим требованиям энергоемкости и лабильности связей. Он совмещает в себе химические противоположности, реализуя их единство.
    Однако подчеркнем, что материальная основа жизни не сводится ни к каким, даже самым сложным, химическим образованиям. Она не просто агрегат определенного химического состава, но одновременно и структура, имеющая функции и осуществляющая процессы. Поэтому невозможно дать жизни только функциональное определение.
    Современная химия изучает превращения, при которых молекулы одного соединения обмениваются атомами с молекулами других соединений, распадаются на молекулы с меньшим числом атомов, а также вступают в химические реакции, в результате которых образуются новые вещества. Атомы претерпевают в химических процессах некоторые изменения лишь в наружных электронных оболочках, атомное ядро и внутренние электронные оболочки при этом не изменяются.
    При определении предмета химии нередко акцентируют внимание на том, что его составляют, прежде всего, соединения атомов и превращения этих соединений, происходящее с разрывом одних и образованием других межатомных связей.
    Различные химические науки отличаются тем, что они занимаются изучением либо различных классов соединений (такое различие положено в основу разграничения органической и неорганической химии), либо разных типов реакций (радиохимия, радиационная химия, каталитический синтез, химия полимеров), либо использованием разных методов исследования (физическая химия в ее различных направлениях). Отграничение одной химической дисциплины от другой, сохраняющее в нынешних условиях исторически сложившиеся разграничительные линии, имеет относительный характер.
    До конца XIX века химия в основном была целостной единой наукой. Внутреннее ее деление на органическую и неорганическую не нарушало этого единства. Но последовавшие вскоре многочисленные открытия, как в самой химии, так и в биологии, физике положили начало быстрой ее дифференциации.
    Современная химическая наука, опираясь в» прочные теоретические основы, непрерывно развивается вширь и вглубь. В частности, происходит открытие и изучение новых, качественно различных дискретных химических частиц. Так, еще в первой половине XIX века при изучении электролиза были обнаружены ионы — особые частицы, образованные из атомов и молекул, но электрически заряженные. Ионы являются структурными единицами многих кристаллов, кристаллических решеток металлов, они существуют в атмосфере, в растворах и т.д.
    В начале XX в. химики открыли радикалы как одну из активных форм химического вещества. Они образуются из молекул путем отщепления отдельных атомов или групп и содержат атомы элементов в необычном для них валентном состоянии, что связано с наличием одиночных (неспаренных) электронов, объясняющих их исключительную химическую активность.
    К особым формам химического вещества относятся также макромолекулы. Они состоят из сотен и тысяч атомов и вследствие этого приобретают в отличие от обычной молекулы качественно новые свойства.
    Характерный для новейшей химии, как и для всей науки XX в., процесс глубокой внутренней дифференциации в значительной степени связан с открытием этого качественного многообразия химических веществ. Их строение, превращения и свойства стали предметом изучения специальных разделов химии: электрохимии, химической кинетики, химии полимеров, химии комплексных соединений, коллоидной химии, химии высокомолекулярных соединений.
    Уже к началу XX в. внутри самой химии четко различаются общая и неорганическая химия, и органическая химия. Предметом изучения общей и тесно связанной с ней неорганической химии стали химические элементы, образуемые ими простейшие неорганические соединения и их общие законы (прежде всего Периодический закон Д.И. Дмитрия Ивановича Менделеева).
    Сильный толчок развитию неорганической химии дали проникновение в недра атома и изучение ядерных процессов. Поиски элементов, наиболее пригодных для расщепления в ядерных реакторах, способствовали исследованию малоизученных и синтезу новых элементов с помощью ядерных реакций. Изучением их свойств, а также физико-химических основ и химических свойств радиоактивных изотопов, методикой их выделения и концентрации занялась радиохимия, возникшая во второй четверти XX в.
    Органическая химия окончательно сложилась в самостоятельную науку во второй половине XIXв. Этому способствовало получение большого эмпирического и теоретического материала о соединениях углерода и его производных. Определяющим фактором для всех органических соединений являются особенности валентного состояния углерода — способность его атомов связываться между собой как одинарной, так и двойной, тройной связью в длинные линейные и разветвленные цепи. Благодаря бесконечному многообразию форм сцепления углеродных атомов, наличию изомерии и гомологических рядов почти во всех классах органических соединений возможности получения этих соединений практически безграничны.
    В XX в. многие разделы органической химии стали постепенно превращаться в большие, относительно самостоятельные ветви со своими объектами изучения. Так появились химия элементоорганических соединений, химия полимеров, химия высокомолекулярных соединений, химия антибиотиков, красителей, душистых соединений, фармакохимия и т.д.
    В конце XX в. возникает химия металлоорганических соединений, то есть соединений, содержащих одну (или более) прямую связь металла с углеродом. До окончания века были открыты органические соединения ртути, кадмия, цинка, свинца и др. В настоящее время получены углеродистые соединения со значительным содержанием не только металлов, но и неметаллов (фосфор, бур, кремний, мышьяк и т.д.). Теперь эту область химии стали называть химией элементоорганических соединений, она находится на стыке органической и неорганической химии.
    Самостоятельной областью химии является наука о методах определения состава вещества — аналитическая химия. Ее основная задача — определение химических элементов или их соединений, входящих в состав исследуемого вещества, — решается путем анализа. Без современных методов анализа был бы невозможен синтез новых химических соединений, эффективный постоянный контроль за ходом технологического процесса и качеством получаемых продуктов.
    Химия наших дней составляет одну из наиболее обширных областей человеческих знаний и играет исключительно важную роль в народном хозяйстве. Объекты и методы исследования химии настолько разнообразны, что многие ее разделы являются по существу самостоятельными научными дисциплинами. Современную химию принято подразделять в наиболее общем плане, по крайней мере, на 5 разделов: неорганическую, органическую, физическую, аналитическую и химию высокомолекулярных соединений. Однако четких границ между этими разделами не существует. Например, координационные и элементоорганические соединения представляют собой объекты, находящиеся в сфере исследований, как неорганической, так и органической химии. Развитие же этих разделов невозможно без широкого использования методов и представлений физической и аналитической химии.
    К важнейшим особенностям современной химии относятся:
    1. Дифференциация основных разделов химии на отдельные, во многом самостоятельные научные дисциплины. Эта дифференциация основана на различии объектов и методов исследования. Так, на значительное число быстро развивающихся дисциплин подразделяется физическая химия.
    2. Интеграция химии с другими науками. В результате этого процесса возникли биохимия, биоорганическая химия и молекулярная биология, изучающие химические процессы в живых организмах. На границе химии и геологии развивается геохимия, исследующая закономерности поведения химических элементов в земной коре. Задачи космохимии — изучение особенностей элементного состава космических тел (планет и метеоритов) и различных соединений, содержащихся в этих объектах.
    3. Появление новых, главным образом, физико-химических в физических методов исследования (структурный рентгеновский анализ, масс-спектроскопия, методы радиоспектроскопии и др.)
    Взаимосвязь химии и физики
    Наряду с процессами дифференциации самой химической науки, в настоящее время идут в интеграционные процессы химии с другими отраслями естествознания. Особенно интенсивно развиваются взаимосвязи между физикой и химией. Этот процесс сопровождается возникновением все новых и новых смежных физико-химических отраслей знания.
    Вся история взаимодействия химии я физики полна примеров обмена идеями, объектами и методами исследования. На разных этапах своего развития физика снабжала химию понятиями в теоретическими концепциями, оказавшими сильное воздействие на развитие химии. При этом, чем больше усложнялись химические исследования, тем больше аппаратура и методы расчетов физики проникали в химию. Необходимость измерения тепловых эффектов реакции, развитие спектрального и рентгеноструктурного анализа, изучение изотопов и радиоактивных химических элементов, кристаллических решеток вещества, молекулярных структур потребовали создания и привели к использованию сложнейших физических приборов эспектроскопов, масс-спектрографов, дифракционных решеток, электронных микроскопов и т.д.
    Развитие современной науки подтвердило глубокую связь между физикой и химией. Связь эта носит генетический характер, то есть образование атомов химических элементов, соединение их в молекулы вещества произошло на определенном этапе развития неорганического мира. Также эта связь основывается на общности строения конкретных видов материи, в том числе и молекул веществ, состоящих в конечном итоге из одних и тех же химических элементов, атомов и элементарных частиц. Возникновение химической формы движения в природе вызвало дальнейшее развитие представлений об электромагнитном взаимодействии, изучаемом физикой. На основе периодического закона ныне осуществляется прогресс не только в химии, но и в ядерной физике, на границе которой возникли такие смешанные физико-химические теории, как химия изотопов, радиационная химия.
    Химия и физика изучают практически одни и те же объекты, но только каждая из них видит в этих объектах свою сторону, свой предмет изучения. Так, молекула является предметом изучения не только химии, но и молекулярной физики. Если первая изучает ее с точки зрения закономерностей образования, состава, химических свойств, связей, условий ее диссоциации на составляющие атомы, то последняя статистически изучает поведение масс молекул, обусловливающее тепловые явления, различные агрегатные состояния, переходы из газообразной в жидкую и твердую фазы и обратно, явления, не связанные с изменением состава молекул и их внутреннего химического строения. Сопровождение каждой химической реакции механическим перемещением масс молекул реагентов, выделение или поглощение тепла за счет разрыва или образования связей в новых молекулах убедительно свидетельствуют о тесной связи химических и физических явлений. Так, энергетика химических процессов тесно связана с законами термодинамики. Химические реакции, протекающие с выделением энергии обычно в виде тепла и света, называются экзотермическими. Существуют также эндотермические реакции, протекающие с поглощением энергии. Все сказанное не противоречит законам термодинамики: в случае горения энергия высвобождается одновременно с уменьшением внутренней энергии системы. В эндотермических реакциях идет повышение внутренней энергии системы за счет притока тепла. Измеряя количество энергии, выделяющейся при реакции (тепловой эффект химической реакции), можно судить об изменении внутренней энергии системы. Он измеряется в килоджоулях на моль (кДж/моль).
    Еще один пример. Частным случаем первого начала термодинамики является закон Гесса. Он гласит, что тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояния веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса. Закон Гесса позволяет вычислить тепловой эффект реакции в тех случаях, когда его непосредственное измерение почему-либо неосуществимо.
    С возникновением теории относительности, квантовой механики и учения об элементарных частицах раскрылись еще более глубокие связи между физикой и химией. Оказалось, что разгадка объяснения существа свойств химических соединений, самого механизма превращения веществ лежит в строении атомов, в квантово-механических процессах его элементарных частиц и особенно электронов внешней оболочки, Именно новейшая физика сумела решить такие вопросы химии, как природа химической связи, особенности химического строения молекул органических и неорганических соединений и т.д.
    В сфере соприкосновения физики и химии возник и успешно развивается такой сравнительно молодой раздел из числа основных разделов химии как физическая химия, которая оформилась в конце XIX в. в результате успешных попыток количественного изучения физических свойств химических веществ и смесей, теоретического объяснения молекулярных структур. Экспериментальной и теоретической базой для этого послужили работы Д.И. Менделеева Дмитрия Ивановича (открытие Периодического закона), Вант-Гоффа (термодинамика химических процессов), С. Аррениуса (теория электролитической диссоциации) и т.д. Предметом ее изучения стали общетеоретические вопросы, касающиеся строения и свойств молекул химических соединений, процессов превращения веществ в связи с взаимной обусловленностью их физическими свойствами, изучение условий протекания химических реакций и совершающихся при этом физических явлений. Сейчас физхимия — это разносторонне разветвленная наука, тесно связывающая физику и химию.
    В самой физической химии к настоящему времени выделились и вполне сложились в качестве самостоятельных разделов, обладающих своими особыми методами и объектами исследования, электрохимия, учение о растворах, фотохимия, кристаллохимия. В начале XX в. выделилась также в самостоятельную науку выросшая в недрах физической химии коллоидная химия. Со второй половины XX в. в связи с интенсивной разработкой проблем ядерной энергии возникли и получили большое развитие новейшие отрасли физической химии — химия высоких энергий, радиационная химия (предметом ее изучения являются реакции, протекающие под действием ионизирующего излучения), химия изотопов.
    Физическая химия рассматривается сейчас как наиболее широкий общетеоретический фундамент всей химической науки. Многие ее учения и теории имеют большое значение для развития неорганической и особенно органической химии. С возникновением физической химии изучение вещества стало осуществляться не только традиционными химическими методами исследования, не только с точки зрения его состава и свойств, но и со стороны структуры, термодинамики и кинетики химического процесса, а также со стороны связи и зависимости последнего от воздействия явлений, присущих другим формам движения (световое и радиационное облучение, световое и тепловое воздействие и т.д.).
    Примечательно, что в первой половине XX в. сложилась пограничная между химией и новыми разделами физики (квантовая механика, электронная теория атомов и молекул) наука, которую стали позднее называть химической физикой. Она широко применила теоретические и экспериментальные методы новейшей физики к исследованию строения химических элементов и соединений и особенно механизма реакций. Химическая физика изучает взаимосвязь и взаимопереход химической и субатомной форм движения материи.
    В иерархии основных наук, данной Ф. Энгельсом, химия непосредственно соседствует с физикой. Это соседство и обеспечило ту быстроту и глубину, с которой многие разделы физики плодотворно вклиниваются в химию. Химия граничит, с одной стороны, с макроскопической физикой — термодинамикой, физикой сплошных сред, а с другой — с микрофизикой — статической физикой, квантовой механикой.
    Общеизвестно, сколь плодотворными эти контакты оказались для химии. Термодинамика породила химическую термодинамику — учение о химических равновесиях. Статическая физика легла в основу химической кинетики — учения о скоростях химических превращений. Квантовая механика вскрыла сущность Периодического закона Дмитрия Ивановича Менделеева. Современная теория химического строения и реакционной способности — это квантовая химия, т.е. приложение принципов квантовой механики к исследованию молекул и «X превращений.
    Еще одним свидетельством плодотворности влияния физики на химическую науку является все расширяющееся применение физических методов в химических исследованиях. Поразительный прогресс в этой области особенно отчет-диво виден на примере спектроскопических методов. Еще совсем недавно из бесконечного диапазона электромагнитных излучений химики использовали лишь узкую область видимого и примыкающего к нему участков инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов. Открытие физиками явления магнитного резонансного поглощения привело к появлению спектроскопии ядерного магнитного резонанса, наиболее информативного современного аналитического метода и метода изучения электронного строения молекул, и спектроскопии электронного парамагнитного резонанса, уникального метода изучения нестабильных промежуточных частиц – свободных радикалов. Освоение синхротронного излучения открыло новые перспективы развития этого высокоэнергетического раздела спектроскопии.
    Казалось бы, освоен весь электромагнитный диапазон, и в этой области трудно ждать дальнейшего прогресса. Однако появились лазеры — уникальные по своей спектральной интенсивности источники — и вместе с ними принципиально новые аналитические возможности. Среди них можно назвать лазерный магнитный резонанс — быстро развивающийся высокочувствительный метод регистрации радикалов в газе. Другая, поистине фантастическая возможность — это штучная регистрация атомов с помощью лазера — методика, основная на селективном возбуждении, позволяющая зарегистрировать в кювете всего несколько атомов посторонней при-Л0еи. Поразительные возможности для изучения механизмов радикальных реакций дало открытие явления химической поляризации ядер.
    Сейчас трудно назвать область современной физики, которая бы прямо или косвенно не оказывала влияние на химию. Взять, например, далекую от мира молекул, построенного из ядер и электронов, физику нестабильных элементарных частиц. Может показаться удивительным, что на специальных международных конференциях обсуждается химическое поведение атомов, имеющих в своем составе позитрон или мюон, которые, в принципе, не могут дать устойчивых соединений. Однако уникальная информация о сверхбыстрых реакциях, Которую такие атомы позволяют получать, полностью оправдывает этот интерес.
    Взаимосвязь химии и биологии
    Общеизвестно, что химия и биология долгое время шли каждая своим собственным путем, хотя давней мечтой химиков было создание в лабораторных условиях живого организма.
    Резкое укрепление взаимосвязи химии с биологией произошло в результате создания А.М. Бутлеровым теория химического строения органических соединений. Руководствуясь этой теорией, химики-органики вступили в соревнование с природой. Последующие поколения химиков проявили большую изобретательность, труд, фантазию и творческий поисках направленном синтезе вещества. Их замыслом было не только подражать природе, они хотели превзойти ее. И сегодня мы можем уверенно заявить, что во многих случаях это удалось.
    Значение химии среди наук, изучающих жизнь, исключительно велико. Именно химией выявлена важнейшая роль хлорофилла как химической основы фотосинтеза, гемоглобина как основы процесса дыхания, установлена химическая природа передачи нервного возбуждения, определена структура нуклеиновых кислот и т.д. Но главное заключается в том, что объективно в самой основе биологических процессов, функций живого лежат химические механизмы. Все функции и процессы, происходящие в живом организме, оказывается возможным изложить на языке химии, в виде конкретных химических процессов.
    Другие науки, возникшие на стыке биологии, химии и физики: биохимия — наука об обмене веществ и химических процессов в живых организмах; биоорганическая химия — наука о строении, функциях и путях синтеза соединений, составляющих живые организмы; физико-химическая биология как наука о функционировании сложных систем передачи информации и регулировании биологических процессов на молекулярном уровне, а также биофизика, биофизическая химия и радиационная биология.
    Ныне для химии особенно важным становится применение биологических принципов, в которых сконцентрирован опыт приспособления живых организмов к условиям Земли в течение многих миллионов лет, опыт создания наиболее совершенных механизмов и процессов. На этом пути есть уже определенные достижения.
    В настоящее время уже видны перспективы возникновения и развития новой химии, на основе которой будут созданы малоотходные, безотходные и энергосберегающие промышленные технологии.
    Сегодня химики пришли к выводу, что, используя те же принципы, на которых построена химия организмов, в будущем (не повторяя в точности природу) можно будет построить принципиально новую химию, новое управление химическими, процессами, где начнут применяться принципы синтеза себе подобных молекул. Предвидится создание преобразователей, использующих с большим КПД солнечный свет, превращая его в химическую и электрическую энергию, а также химическую энергию в свет большой интенсивности.
    Для освоения каталитического опыта живой природы и реализации полученных знаний в индексе пром. производства химики наметили рад перспективных путей.
    Первый — развитие исследований в области металлокомплексного катализа с ориентацией на соответствующие объекты живой природы. Этот катализ обогащается приемами, которыми пользуются живые организмы в ферментативных реакциях, а также способами классического гетерогенного катализа.
    Второй путь заключается в моделировании биокатализаторов. В настоящее время за счет искусственного отбора структур удалось построить модели многих ферментов характеризующихся высокой активностью и селективностью, иногда’ почти такой же, как и у оригиналов, или с большей простотой строения.
    Разделы современной химии
    Современная химия — настолько обширная область естествознания, что многие её разделы по существу представляют собой самостоятельные, хотя и тесно взаимосвязанные научные дисциплины.
    По признаку изучаемых объектов (веществ) химию принято делить на неорганическую и органическую. Объяснением сущности химических явлений и установлением их общих закономерностей на основе физических принципов и экспериментальных данных занимается физическая химия, включающая квантовую химию, электрохимию, химическую термодинамику, химическую кинетику. Самостоятельными разделами являются также аналитическая и коллоидная химия (см. ниже перечень разделов).
    Технологические основы современных производств излагает химическая технология — наука об экономичных методах и средствах промышленной химической переработки готовых природных материалов и искусственного получения химических продуктов, не встречающихся в окружающей природе.
    Сочетание химии с другими смежными естественными науками представляют собой биохимия, биоорганическая химия, геохимия, радиационная химия, фотохимия и др.
    Общенаучные основы химических методов разрабатываются в теории познания и методологии науки.
    Агрохимия
    Аналитическая химия занимается изучением веществ с целью получить представление об их химическом составе и структуре, в рамках этой дисциплины ведётся разработка экспериментальных методов химического анализа.
    Биоорганическая химия
    Биохимия изучает химические вещества, их превращения и явления, сопровождающие эти превращения в живых организмах. Тесно связана с органической химией, химией лекарственных средств, нейрохимией, молекулярной биологией и генетикой.
    Вычислительная химия
    Геохимия — наука о химическом составе Земли и планет (космохимия), законах распределения элементов и изотопов, процессах формирования горных пород, почв и природных вод.
    Квантовая химия
    Коллоидная химия
    Компьютерная химия
    Косметическая химия
    Космохимия
    Математическая химия
    Материаловедение
    Металлоорганическая химия
    Неорганическая химия изучает свойства и реакции неорганических соединений. Чёткой границы между органической и неорганической химии нет, напротив, существуют дисциплины на стыке этих наук, например, металлоорганическая химия.
    Органическая химия выделяет в качестве предмета изучения вещества, построенные на основе углеродного скелета.
    Нейрохимия своим предметом имеет изучение медиаторов, пептидов, белков, жиров, сахара и нуклеиновых кислот, их взаимодействия и роли, которую они играют в формировании, становлении и изменении нервной системы.
    Нефтехимия
    Общая химия
    Препаративная химия
    Радиохимия
    Супрамолекулярная химия
    Теоретическая химия
    Фармацевтика
    Физическая химия изучает физический и фундаментальный базис химических систем и процессов. Важнейшие области исследования включают химическую термодинамику, кинетику, электрохимию, статистическую механику и спектроскопию. Физическая химия имеет много общего с молекулярной физикой. Физическая химия предполагает использование инфинитезимального метода. Физическая химия является отдельной дисциплиной от химической физики.
    Фотохимия
    Химия высокомолекулярных соединений
    Химия одноуглеродных молекул
    Химия полимеров
    Химия почв
    Теоретическая химия своей задачей ставит теоретическое обобщение и обоснование знаний химии через фундаментальные теоретические рассуждения (как правило, в области математики или физики).
    Термохимия
    Токсикологическая химия
    Электрохимия
    Экологическая химия; химия окружающей среды
    Ядерная химия изучает ядерные реакции и химические последствия ядерных реакций.

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *