Місце хімії серед природничих наук

Реферат на тему:

Місце хімії серед природничих наук Хімія, наука про склад речовин і їх перетворення, починається з відкриття людиною здатності вогню змінювати природні матеріали. Люди уміли виплавляти мідь і бронзу, обпалювати глиняні вироби, отримувати скло ще за 4000 років до н.е. З 7 в. до н.е. Єгипет і Месопотамія стали центрами виробництва барвниківтам же отримували в чистому вигляді золото, срібло і інші метали. Приблизно з 1500 до 350 до н.е. для виробництва барвників використали перегонку, а метали виплавляли з руд, змішуючи їх з деревним вугіллям і продуваючи через суміш, що горить — повітря. Самим процедурам перетворення природних матеріалів давали містичне значення.

З розвитком фізичних теорій про будову атомів і молекул були переосмислені такі старі поняття, як хімічна спорідненість і трансмутація. Виникли нові уявлення про будову матерії.

Хімія як наука належить до фундаментальних областей природознавства.

Вона вивчає речовини, їх склад і будову, перетворення речовин, умови здійснення цих перетворень, засоби практичного використання речовин і хімічних реакцій.

Без хімічних реакцій сьогодні неможливо уявити наукову картину світу, адже навколишній світ — це перш за все світ речовин неорганічних і органічних, які постійно взаємодіють і приймають участь у різних типах перетворень, які є основою багатьох явищ природи.

Хімія належить до природничих наук. Вона так само, як фізика, ботаніка, зоологія, геологія, вивчає природу, весь навколишній світ — різноманітні речовини і явища.

Хімічні перетворення речовин самовільно відбуваються в природі. Під час фотосинтезу в зелених рослинах вуглекислий газ і вода постійно перетворюються на органічні речовини з виділенням кисню. Цей кисень у процесі дихання живих організмів поглинається, окислюючи в них органічні речовини, внаслідок чого в атмосферу виділяється вуглекислий газ. Так хімічні перетворення речовин забезпечують життя на Землі.

Однак переважна більшість природних речовин, перш ніж стати продуктами споживання людського суспільства, зазнає хімічної переробки на заводах. Добування металів з руд, виробництво синтетичних матеріалів, переробка кам’яного вугілля, нафти, природного газу, деревини, гірських порід — все це складні хімічні процеси, що здійснюються на виробництві з метою добування корисних продуктів.

Для розуміння цих процесів і керування ними треба знати властивості речовин, їх здатність брати участь у хімічних процесах. А для цього потрібно знати склад і будову речовин. Ось чому предметом вивчення хімії є хімічні елементи та їхні сполуки, хімічні перетворення різноманітних сполук і ті закономірності, які цими перетвореннями керують.

Сучасна хімія настільки велика галузь природознавства, що багато з її розділів є самостійними, хоча й тісно взаємозв'язаними науковими дисциплінами. За ознакою виучуваних об'єктів (речовин) хімію прийнято поділяти на органічну та неорганічну.

Сучасна хімія — це велика, самостійна частина хімічної науки, що вивчає дисперсний стан речовини і поверхневі явища в дисперсних системах. Курс хімії ставить метою дати чітке уявлення про теоретичні і експериментальні основи цієї науки, виділяючи її особливу роль як міждисциплінарної науки, що синтезує знання з суміжних розділів хімії, фізики, біології і інших природних наук. Хімія виходить з уявлень про дисперсність — мікрогетерогеності як універсальному стані речовини у всіх природних об'єктах і технологічних системах. Такі гірські породи і грунти, тканини живих організмів, такі всілякі матеріали, суспензії, емульсії, піни, аерозолі, побудовані з малих (дуже малих, до нанометрів) часток: зерен, кліток, волокон, плівок, які зберігають ще, однак, властивості даної фази і межі розділу з сусідніми фазами.

Високе розвинення міжфазних поверхонь — носіїв енергетичних надлишків (тобто специфічного, активованого стану речовини) — служить спільною межею всіх цих об'єктів і систем і визначає різні їх властивості і протікаючі в них процеси. Особливе місце займає тут адсорбція — мимовільне концентрування певних, поверхово-активних компонентів на міжфазных кордонах, що міняє хімічну природу кордонів і що дозволяє керувати процесами в природних і технологічних дисперсних системах.

Широта концепцій, об'єктів, проблем, методів хімії зумовлює її участь в розвитку інших хімічних наук, а також геології, метеорології, біології, медицині. Разом з тим, розкриваються роль і перспективи колоїдної хімії як загальної наукової основи інтенсифікації і оптимізації технологічних процесів з участю дисперсних фаз буквально у всіх галузях виробництва: хімічної, нафтодобувної і нафтопереробної, гірнорудної, металургійної, легкої, харчової, фармацевтичної промисловостіпояснюються механізми природних колоїдно-хімічних явищ і регулювання впливів на природні об'єкти (структуроутворення в ґрунтах, колоїдно-хімічні аспекти функціонування клітинних структур) — розглядаються корінні проблеми захисту навколишнього середовища.

За часів Д. І. Менделєєва було відомо 63 хімічні елементи, тобто трохи більше за половину відомих нині. Знали тоді й шість природних груп хімічних елементів (лужні метали, лужноземельні метали, галогени, групу Оксигену, групу Нітрогену і групу Карбону). Проте знання ці були уривчасті. У той час думали, що природні групи елементів, особливо протилежних за властивостями, ніяк між собою не зв’язані.

На відміну своїх попередників Д. І. Менделєєв був глибоко переконаний, що між усіма хімічними елементами, як подібними за властивостями, так і відмінними, повинен існувати природний загальний зв’язок, який об'єднував би всі елементи в системі.

За основу систематизації хімічних елементів Д. І. Менделєєв (так само, як і раніше Лотар Мейє) обрав відносну атомну масу, вважаючи її головною характеристикою елемента, оскільки вона не змінюється під час утворення елементом простих і складних речовин. Водночас Д. І. Менделєєв не розглядав масу як єдину характеристику елемента. Він надав великого значення ще й його хімічним властивостям.

Згрупувавши більшість відомих тоді хімічних елементів у кілька горизонтальних рядів так, щоб вертикальні стовпчики включали елементи, подібні за хімічними властивостями, Д. І. Менделєєв в 1869 р. склав таблицю — прообраз сучасної періодичної таблиці елементів. А далі доповнював і добудовував цю первісну таблицю, доки включив до неї всі відомі на той час 63 елементи. Один з останніх варіантів таблиці, створеної Д. І. Менделєєвим, за формою мало чим відрізняється від відомої нам сучасної періодичної таблиці.

У періодичній таблиці видно, що елементи, розміщені один під одним, мають багато спільного. Так, Літій і Натрій подібні між собою як лужні метали. Флор і Хлор також мають спільні властивості як галогени, а Неон і Аргон — як інертні гази.

У горизонтальному ряду елементів, розміщених у порядку зростання їхніх відносних атомних мас, виявилось, що відбувається поступова зміна хімічних властивостей елементів.

Коли простежити зміну властивостей усіх інших елементів, то виявиться, що в ряду елементів, розміщених у порядку зростання їхніх відносних атомних мас, властивості змінюються від металів до неметалів, а в складних речовин — від основних до кислотних. Формальна валентність елементів за Оксигеном зростає від 1 до 7, а за Гідрогеном — зменшується від 4 до 1. Так Д. І. Менделєєв виявив повторення однакових ознак у світі хімічних елементів і назвав цю закономірність періодичністю (від грец. Periodicos — цикл).

У 1896 Антуан Анрі Беккерель (1852 — 1908) відкрив явище радіоактивності, виявивши спонтанне випущення солями урану субатомних часток, а через два роки дружина Пьера Кюрі (1859 — 1906) і Марія Кюрі (1867 -1934) виділила два радіоактивних елементи: полоній і радій. Відкриття Фредеріка Содді (1877 — 1956), що показало, що при радіоактивному розпаді відбувається перетворення одних речовин в інші, дало нове значення тому, що древні називали трансмутація.

У 1897 Джозеф Джон Томсон (1856 — 1940) відкрив електрон, заряд якого з високою точністю виміряв в 1909 Роберт Міллікен (1868 — 1953). У 1911 Ернст Резерфорд (1871 — 1937), виходячи з електронної концепції Томсона, запропонував модель атома: в центрі атома знаходиться позитивно заряджене ядро, а навколо нього обертаються негативно заряджені електрони. У 1913 Нільс Бор (1885 — 1962), використовуючи принципи квантової механіки, показав, що електрони можуть знаходитися не на будь-яких, а на суворо визначених орбітах. Планетарна квантова модель атома Резерфорда примусила вчених по-новому підійти до пояснення будови і властивостей хімічних сполук.

Німецький фізик Вальтер Коссель (1888 — 1956) передбачив, що хімічні властивості атома визначаються числом електронів на його зовнішній оболонці, а утворення хімічних зв’язків зумовлюється в основному силами електростатичної взаємодії. Американські вчені Гілберт Ньютон Льюїс (1875 — 1946) і Ірвінг Ленгмюр (1881 — 1957) сформулювали електронну теорію хімічного зв’язку. Відповідно до цих уявлень молекули неорганічних солей стабілізуються електростатичними взаємодіями між іонами, що входять до їх складу, які утворяться при переході електронів від одного елемента до іншого У медицині широко застосовують снодійливі засоби, які пригнічуючи впливають на передачу порушення в головному мозку. По механізму впливу на центральну нервову систему їх відносять до наркотичних речовин. Невеликі дози снодійливих засобів діють заспокійливо, середні - викликають сон, великі - наркотичну дію.

Важливе значення належить антисептикам та вітамінав, створення яких у хімпрепаратах стало можливим тільки завдяки розвитку науки хімії.

Також слід згадати про те, що хімія допомагає не тільки терапевтам, але і хірургам. Ним вона дає усе більше нових допоміжних засобів, що наприклад зменшують трудомісткість операцій: клеї для склеювання ран, різні штучні органи з пластмас тощо.

Літуратура

1. 1.Глинка Н. Л. Загальна хімія: Навч. посібник для вузів. — Л.: Хімія, 1993.

2. 2.Кузнєцов В.І. Загальна хімія: Тенденції розвитку. — М.: Вища школа, 1999.

3. 3.Розен Б. Я. Хімія — союзник медицини / Розен Б. Я. і Шарипова Ф. С. — Видавництво Науки Казахської РСР, 1984.