Доклад современная химия кратко
Обновлено: 05.07.2024
Оглавление
Введение
1.Зарождение и развитие химического искусства с древнейших времен.
2.Химия как наука
3. Основные этапы развития химии
4. Алхимия как феномен средневековой культуры..
5. Возникновение и развитие научной химии. Истоки химии
6. Лавуазье: революция в химии
7. Зарождение современной химии и ее проблемы в 21 веке
8.Роль химии в современном мире
Заключение
Список литературы
Файлы: 1 файл
План.docx
1.Зарождение и развитие химического искусства с древнейших времен.
2.Химия как наука
3. Основные этапы развития химии
4. Алхимия как феномен средневековой культуры..
5. Возникновение и развитие научной химии. Истоки химии
6. Лавуазье: революция в химии
7. Зарождение современной химии и ее проблемы в 21 веке
8.Роль химии в современном мире
Зарождение и развитие химического искусства с древнейших времен
Химия относится к естественным наукам, которые изучают окружающий нас материальный мир. Материальные объекты, составляющие предмет изучения химии – это химические элементы и их разнообразные соединения. Изначально основными проблемами химии были получение веществ с полезными свойствами, позднее – объяснение причин происхождения и обусловленности различных свойств веществ.
Первыми металлами, которые использовались человечеством, были медь, свинец, золото и серебро. В древности широко использовался также сплав золота с серебром (егип. – азем, греч. – электрон).
Ртуть стала использоваться позже – в III-II вв. до н.э., хотя есть данные о находках ртути, относящихся к XVI-XV вв. до н.э. Ртуть получали нагреванием киновари (HgS). На рубеже новой эры был разработан способ извлечения золота из руды ртутным методом (из амальгамы путем выпаривания ртути).
По свидетельству дошедших до нас письменных источников, в начале I тысячелетия н.э. широкое распространение получило искусство подделки металлов – изготовление сплавов, похожих на золото, серебро или электрон. Подобные подделки делали обычно на основе меди с самыми разнообразными добавками, в числе которых были олово, ртуть, свинец, окись цинка, мышьяк и др. Тогда же получило распространение изготовление изделий из латуни (сплава меди с цинком).
Помимо прямого, в древности существовали и протравные способы крашения. Последний предполагал использование специальных закрепляющих краситель веществ – протрав, в качестве которых употребляли алюминиевые квасцы, сульфат и ацетат железа, танниды из плодов и древесины различных растений и проч. Мыловарение, получение клея, скипидара, выделение смол и масел и множество других ремесел стали первым опытом химического производства.
К числу наиболее древних ремесленных производств относится изготовление стекла и керамики, в том числе и глазурованной. В состав глазури входила глина, растертая с поваренной солью, а позднее и сода, и окрашивающие добавки окислов металлов. Вероятно, именно смеси для глазуровки керамических изделий послужили исходным материалом для приготовления стекла. Самые древние стеклянные бусины были сделаны в Древнем Египте около 2500 г. до н.э., хотя широкое распространение стекло (в основном окрашенное соединениями металлов) получило примерно к XV в. до н.э.
К достижениям древних химиков-практиков следует отнести изобретенные в Китае способы изготовления бумаги и фарфора, а также пороха. Составные части пороха – селитра, сера и уголь – были известны, по-видимому, задолго до нашей эры, однако первые описания его образцов относятся лишь к середине I тысячелетия н.э.
Итак, в древности были развиты многие ремесленно-химические производства, а круг используемых человечеством веществ был довольно широк. Однако, несмотря на весьма обширные навыки оперирования с веществами, практики, занимавшиеся ремесленными производствами, по-видимому, не задумывались над сущностью производимых ими операций и часто не замечали ни какой связи между отдельными процессами.
В древности не существовало понятия об определенных, обладающих неизменными свойствами веществах, а химики-ремесленники обычно отличали одно вещество от другого (и соответственно давали ему обозначение) на основании наблюдаемых различий или сходства внешнего вида (цвета, блеска) и устойчивости веществ. По эти признакам, например, многие сплавы золота принимались за разновидности самого золота, а некоторые минералы, блестящие или окрашенные, принимались за металлы. Одно и тоже вещество, полученное разными способами, могло восприниматься как разные вещества. Например, самородную ртуть (живое серебро) отличали от искусственной, получаемой из киновари (гидраргирум). Эти примеры показывают, что восприятие эмпирических фактов химиками-практиками в древности происходило лишь на уровне обыденного сознания без попытки осмысления и обобщения приобретенных практических навыков. Однако накопленный в течение многих веков богатейший практический опыт послужил основой для знакомства наших предков с разнообразными веществами и их свойствами, что явилось важной в историческом отношении ступенью в возникновении и развитии химических знаний.
2.Химия как наука
Химия - наука о веществах, их строении, свойствах и превращениях. В широком понимании, вещество - это любой вид материи, обладающий собственной массой, например элементарные частицы. В химии понятие вещества более узкое, а именно: вещество - это любая совокупность атомов и молекул.
Превращения веществ, сопровождающиеся изменением состава молекул, называются химическими реакциями. Традиционная химия изучает реакции, которые происходят на макроскопическом уровне (в лаборатории или в окружающем мире), и интерпретирует их на атомно-молекулярном уровне. Известно, например, что сера горит на воздухе голубым пламенем, давая резкий запах. Это - макроскопическое явление.
Современная химия способна изучать химические реакции с участием отдельных молекул, обладающих строго определенной энергией. Пользуясь этим, можно управлять течением химических реакций, подавая энергию в определенные участки молекулы. Управление химическими процессами на молекулярном уровне - одна из основных особенностей современной химии.
Химия как метод изучения химических свойств и строения веществ является чрезвычайно многогранной и плодотворной наукой. На сегодняшний день известно около 15 млн. органических и около полумиллиона неорганических веществ, причем каждое из этих веществ может вступать в десятки реакций, и каждое из них имеет внутреннее строение. Внутреннее строение определяет химические свойства; в свою очередь, по химическим свойствам мы часто можем судить о строении вещества.
Современная химия настолько разнообразна как по объектам, так и по методам их исследования, что многие ее разделы представляют собой самостоятельные науки. Взаимодействие химии и физики дало сразу две науки: физическую химию и химическую физику, причем эти науки, несмотря на сходство названий, изучают совершенно разные объекты. Физическая химия исследует вещества, состоящие из большого числа атомов и молекул, с помощью физических методов и на основе законов физики. Химическая физика основной упор делает на физическом исследовании элементарных химических процессов и строения молекул, ее предметом являются отдельные частицы вещества.
Одним из передовых направлений химии является биохимия - наука, изучающая химические основы жизни.
Чрезвычайно интересные результаты получены в области космической химии, которая занимается химическими процессами, протекающими на планетах и звездах, а также в межзвездном пространстве.
Самой молодой областью химии является возникшая буквально в последнее десятилетие математическая химия. Ее задача - применение математических методов для обработки химических закономерностей, поиска связей между строением и свойствами веществ, кодирования веществ по их молекулярной структуре, подсчета числа изомеров органических веществ. Современная химия самым тесным образом взаимодействует со всеми другими областями естествознания. Ни одно серьезное химическое исследование не обходится без использования физических методов для установления структуры веществ и математических методов для анализа результатов.
Основу химии составляют атомно-молекулярная теория, теория строения атомов и молекул, закон сохранения массы и энергии и периодический закон.
Химия как наука
Химия — наука об изменениях, происходящих в смешанном теле, поскольку оно смешанное. . Не сомневаюсь, что найдутся многие, которым это определение покажется неполным, будут сетовать на отсутствие начал разделения, соединения, очищения и других выражений, которыми наполнены почти все химические книги; но те, кто проницательнее, легко усмотрят, что упомянутые выражения, которыми весьма многие писатели по химии имеют обыкновение обременять без надобности свои исследования, могут быть охвачены одним словом: смешанное тело. В самом деле, обладающий знанием смешанного тела может объяснить все возможные изменения его, и в том числе разделение, соединение и т. д.
3. Основные этапы развития химии.
При изучении истории развития химии возможны два взаимно дополняющих подхода: хронологический и содержательный.
При хронологическом подходе историю химии принято подразделять на несколько периодов. Следует учитывать, что периодизация истории химии, будучи достаточно условной и относительной, имеет скорее дидактический смысл.
При этом на поздних этапах развития науки в связи с её дифференциацией неизбежны отступления от хронологического порядка изложения, поскольку приходится отдельно рассматривать развитие каждого из основных разделов науки.
Химия – это наука о веществах и их свойствах, о превращениях веществ и способах управления этими превращениями.
В современном мире Химия играет одну из ведущих ролей среди всех наук. И занимает это место по праву. Современную медицину, металлургию, разные виды промышленностей невозможно представить без достижений, которых достигла химия. Каждая отрасль производства использует эти достижения.
Человек еще с древности тесно связан с химическими процессами. Когда первобытным человеком был зажжен огонь, он использовал его для приготовления пищи, обогрева жилья, обжига гончарных изделий.
Дальнейшее развитие человека уже было тесно связанно со знаниями о веществах. Металлы стали следующим шагом человеческой цивилизации. Появились целые эпохи: вслед за каменным веком пришел медный, бронзовый, затем наступил железный век.
Медь, золото, серебро, свинец, олово, железо – это одни из первых металлов, которые были использованы человеком. Их применение шло одновременно в Азии, Африке, Европе в V-VI м тысячелетиях до н.э. В то же время с развитием металлургии шло развитие изготовления керамики и стекла, лекарственных препаратов, и косметики. Ученые античной Греции внесли наибольший вклад в развитие науки. Среди них Аристотель, Платон, Эмпедокл.
Именно важные теоретические знания Аристотеля стали фундаментом следующей эпохи в развитии химии, а именно алхимии. Алхимия донаучное направление в химии, зародившиеся в III-IV веке до н.э. Она просуществовала до XVI.в., когда происходит ее упадок. Считается, что родина алхимии это Древний Египет. Главной целью алхимиков было превращение не благородных металлов в благородные или в ценные, например в золото. В этом и заключалась главная цель химии до XVI столетия. Алхимия была широко распространена в Арабском мире, Греции, Риме, Европе, Китае, Индии. На Руси же алхимия была развита, крайне слабо. Несомненно, что именно алхимия явилась фундаментом при развитии современной химии. Она сыграла свою историческую роль.
Менделеевым стало еще одним весомым вкладом. С XIX в. берет свое начало новое направление органическая химия. В нынешнее время химия работает над такими задачами как источники альтернативного топлива. Не секрет что нефть и газ не возобновляемые ресурсы. Химия работает во многих направлениях таких как изготовление всевозможных полимерных материалов. От парфюмерии до сельского хозяйство. Огромное число химических лабораторий работают по всему миру на благо человечества.
Становление химии в античном полисе
Существует множество теорий, которые гласят, что история развития химии началась на рубеже нашей эры. Случилось это при развитии умений и возможности получать сплавы. Как результат, отмечают появление в скором времени первых фармацевтических средств, создание керамики.
Однако отчетливо увидеть отправную точку в истории возникновения химии можно, очутившись в древнегреческом государстве. Именно здесь Софисты в пятом веке нашей эры исследуют новую позицию человек-космос, благодаря чему приходят к удивительному заключению, что для преобразования окружающего мира человеку необходимы подручные средства. В это же время появляется атомистическая картина мира Демокрита, который проповедовал людям, что все окружающие нас объекты состоят из мельчайших частиц. Впоследствии эти частицы получат название атомы.
Безусловно, в рамках античного мира такое заявление было сродни фантастической идее, таким образом, всерьез Демокрита мало кто воспринимал. Однако на рубеже нового времени к его теории возвращались не раз многие деятели исторической науки как к основной точке в истории возникновения химии.
Зарождение алхимии
Про Великого Александра известно много, в частности то, что у него имелась самая большая библиотека древнего мира. Именно поэтому основной научный центр ко второму тысячелетию до нашей эры формируется в Александрии – есть мнение, что история органической химии началась именно отсюда. Именно в этом городе зарождается удивительная человеческая деятельность – алхимия.
Она является следующим этапом в истории химии как науки. На данной ступени были всецело соединены знания древних греков и теоретические сведения Платона, что, собственно, и отразилось в алхимии. Для алхимиков свойственен был особый интерес к металлам. Для данных веществ даже было разработано собственное структурирование на основе небесных объектов. Так, серебро в визуальном плане изображали как Луну, железо – в форме Марса. Такова была история развития органической химии.
Известный многим алхимик Зосим Панополит в своих многочисленных трудах рассматривал искусственные методики получения золота из металлов. Именно с этого момента история происхождения химии стала носить массовый характер. Об алхимии заговорили почти все, ею стали интересоваться различные слои населения, и всех, конечно же, привлекала мысль добычи золота и вечной жизни. История химии, кратко представленная в нашем материале, – это то, что в те времена знали все ученые, которые хотели чего-то добиться.
Вариант №2
Наука прошлого
Химия — наука о веществах, их соединениях и возможных реакциях, пришедшая к нам из античного мира. В те далёкие времена наука именовалась алхимией и приравнивалась к искусству. Это продолжалось до XVI-XVII веков. Именно с того периода химия получила мощный толчок в развитии, который продолжается и по сей день.
Алхимия
Своё начало наука берёт с глубокой древности. Первые упоминания о ней датируются II-IV веком нашей эры. В этот период времени наиболее широко алхимия развивалась в Риме и Египте, но после упадка в Римской империи “пальму первенства” в этом ремесле взяли арабские мудрецы, которые в свою очередь внесли не измеримый вклад в дальнейшее развитие науки. Была заложена теория о возникновении и составе металлов, объяснены все их основные свойства, введены представления о философском камне (с помощью которого можно было превращать металл в золото и исцелять все болезни), выявлен “принцип твёрдости” металлов.
После завоевания турками части Европы алхимия (как арабская, так и европейская) получила плодородную почву для бурного развития. Было создано множество книг и трактатов о изучении и свойствах различных элементов, заложено начало экспериментальной алхимии, изготовлен чёрный порох. Но в скором времени христианская церковь запретила изучение и применение алхимии, связав это с деятельностью ведьм. С этого момента можно наблюдать значительный спад в развитии науки.
Интересный факт: долгое время алхимия не рассматривалась как отдельная наука, Она представляла собой особое направление ритуального искусства.
Химия как наука
Развитие химии принято считать с начала шестнадцатого столетия, с момента появления буржуазного общества. С пониманием общей картины мира многие учёные стали задумываться о его составляющих. Прогресс химии начался с объяснения Робертом Бойльём разности химических элементов и их строения. Неоценимый вклад также внёс Ван Гельмонт своим открытием углекислого газа.
Химия — наука, тесно связанная с биологией и физикой. Она продолжает своё развитие. Практически каждый год выявляются новые элементы, их свойства и воздействие на живой организм.
Факт: в первом экземпляре периодической таблицы Д. Менделеева находилось 66 элементов, расположенных по возрастанию атомной массы.
8 класс, 9 класс Из истории возникновения химии
Химические открытия на Востоке
На следующем этапе своего развития накопленный греческой школой опыт переходит в арабский мир. Тут наступает самый настоящий золотой расцвет, когда множество мусульманских исследователей активно включается в научный процесс. Ученые смогли добиться ряда новшеств: фосфор, сурьма, очень многое было получены в лечебном деле, разрабатывались новые виды лекарств и снадобий.
К алхимической трактовке, которая позволяет превращать любой металл в золото, в этой части света сделали свои замечания. Появилась идея о том, что любое вещество можно превратить в этот драгоценный металл. А сделать это возможно, отыскав особенный философский камень. Такое утверждение тоже оживило интерес населения к этой дисциплине, многие стали пытаться изучить хотя бы кратко историю химии.
В конце IX века арабский исследователь Джабир ибн Хайян выдвинул ртутно-серную теорию. Данная теория пересматривала прошлые воззрения на природу происхождения металлов и произвела определенный фурор в алхимических кругах не только арабской, но и европейских школ.
Популярные сегодня темы
Как только солнечные лучи растопят снег после долгой зимы, на опушке леса можно встретить первый весенний цветок сине — лилового цвета с пушистыми бутонами. В народе его называют подснежником
Повар – человек, профессия которого заниматься приготовлением пищи. Настоящий кулинар – творец. Он может сделать самые разнообразные шедевры из продуктов, имеющихся под рукой. Повар знает, ка
М.И. Кутузов – выдающийся русский полководец. Он стал первым полным георгиевским кавалером. Приложил много сил для улучшения тактической и военной подготовки офицерского состава армии.
Гимнастика – это один из видов спорта, который имеет свои разновидности. Для поддержания тонуса организма важно выполнять оздоровительную гимнастику утром ежедневно и выполнять гимнастически
Всеми известное озеро Байкал есть одно из прекраснейших и чудесных на планете Земля. Это очень древнее озеро, его возраст достигает около 35 млн лет. Оно лежит в рифтовой впадине и находится
Развитие химии в новое время
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.
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.
Полярная звезда это небесное тело, которое находится в созвездии Малой Медведицы. По спектральным характеристикам относится к сверхгигантам. В настоящее время Полярная находится фактически в одном и том же положении на небосводе с учётом суточного
Женьшень — древнее растение, обладающее уникальными лечебными свойствами. О его медицинской пользе знали китайцы ещё более пяти тысяч лет назад. На сегодняшний день ареал растения охватывает большую территорию, включающую в себя Китай,
Александр Порфирьевич Бородин появился на свет в результате внебрачной связи грузинского князя Луки Гедианова и дочери военного Авдотьи Антоновой. Большая разница в возрасте и неравное социальное положение стало причиной того,
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.
Фундаментальные разработки в российской химической науке находят применение в создании новых медицинских препаратов и адресной их доставке, в проектировании новых материалов и в новой энергетике
Точный адрес для лекарства
— Где в российской науке ожидаются прорывы, судя по тому, на что делают ставку российские университеты? И есть ли среди этих направлений химия?
— Да, премия этого года — прямо за химию. Но и это напрямую связано с лекарствами, с фармацевтической химией. И в этом общемировой тренд.
— Какие тренды в проектировании новых лекарств?
Кроме онкологии эти методы применяются в ранней диагностике и прогнозировании сердечно-сосудистых заболеваний, которые являются основной причиной смерти людей. Кроме того, нейродегеративные заболевания. Мы можем за десять-двадцать лет предсказать склонность к болезни Паркинсона у пациентов, у которых никаких клинических проявлений нет. А ведь зачастую пациент приходит в клинику тогда, когда уже есть явные внешние проявления болезни, когда уже трудно лечить, когда речь идет уже о том, чтобы только затормозить процесс, а вероятность полного излечения существенно меньше.
Наши методы ранней диагностики делают ее более простой и вполне доступной для массовых скринингов. В Америке это уже огромный бизнес, огромные деньги крутятся в этой сфере. Только в радиационной медицине в США проводится 20 миллионов диагностических процедур в год! То есть это уже рутина, стандартные процедуры, которые помогают оценить предрасположенность к заболеванию либо увидеть болезнь на начальных этапах ее развития. Сейчас диагностические процедуры составляют порядка 90 процентов рынка радиационной медицины. И этот рынок только набирает обороты.
И точечная доставка в ткани и органы — основной тренд не только в радиационной медицине, но вообще в фармацевтике. На этом принципе основано действие всех высокоэффективных лекарств.
— А как устроена адресная доставка? Что заставляет вещество выбирать те или иные клетки или органы? Внутри организма биологические молекулы находят нужные клетки по специальным рецепторам на них. А как новые химические вещества находят цель?
— Примерно так же. Скажем, раковая клетка (поскольку она постоянно делится и растет) вообще склонна больше веществ захватывать. Количество рецепторов на клеточной мембране у раковых клеток значительно больше, чем на обычной клетке. Соответственно, у нас есть в составе молекулы фрагменты, которые позволяют определить именно раковую клетку за счет того, что с ней большая вероятность связывания. Далее важно, чтобы ваша молекула (которая должна провести либо диагностическую, либо терапевтическую операцию) не просто осталась на клеточной мембране снаружи, но и попала внутрь клетки. И в ряде случаев важно, чтобы она попала не просто в цитоплазму, а в ядро или в митохондрию, где действие вашего вещества наиболее сильно. Например, в случае терапии мы присоединяем короткоживущий радиоизотоп к веществу-доставщику, и если он попадает в ядро, то эффективно и быстро убивает раковые клетки, не повреждая здоровые. За короткое время жизни радиоизотоп должен точно попасть туда, где с наибольшей вероятностью убьет рак. Фактически это мощнейшая лучевая терапия, но она вообще не затрагивает соседние здоровые клетки. И если мы находим молекулу, которая способна обеспечить доставку радиоизотопа в ядро или в митохондрию раковой клетки, то вероятность гибели таких клеток резко увеличивается, соответственно, намного увеличивается терапевтический эффект и уменьшаются дозы, которые нужны каждому конкретному пациенту, чтобы обеспечить эффективное лечение.
— С опухолевыми клетками более или менее понятно. Они действительно очень особенные. А как диагностируются с помощью радиодиагностики, например, сердечно-сосудистые заболевания?
— Мы во всей этой сфере в догоняющем режиме или у нас есть что-то, что впереди всех?
— Еще в 1970‒1980-х годах мы были в авангарде всего, что связано с атомными технологиями, не только военными, но и мирными, в том числе медицинскими. Поэтому и связанная с этим химия была передовой — разделительная химия, методы выделения и очистки, методы наработки медицинских радионуклидов. К сожалению, демодернизационные процессы, которые шли в 1990-е годы, недофинансирование, очень здорово отбросили нас в хвост в общемировой картине высокотехнологичной медицинской помощи. К тому же многие из новейших и технологичных процедур дорогостоящие, не все из них и не в полной степени покрываются страховой медициной. В результате получается, что на нашем рынке спрос-то есть, и он большой, но он малоплатежеспособный. А в развитии медицины драйвером инноваций является спрос.
Да, по многим параметрам мы сейчас объективно отстаем, но не на уровне разработки, а на уровне внедрения в каждодневную клиническую практику. На уровне разработок есть абсолютно фантастические идеи, которые опережают всех в мире. Передовые научные группы у нас есть, причем они нацелены на достижение реальных практических результатов, в нашем случае — на создание конкретных препаратов.
— Например?
Модульный нанонтранспортер — специально сконструированный белок для точного попадания в ядро клетки-мишени. Он состоит из четырех фрагментов модулей. Первый модуль, лигандный, отвечает за узнавание клеткой-мишенью и проникновение внутрь нее. Второй, эндосомолитический, отвечает за то, чтобы молекула не была уничтожена в клетке внутри пузырьков-эндосом, этот фрагмент умеет разрушать их мембраны. Третий модуль, сигнал ядерной локализации, взаимодействует с клеточными белками-импортерами, которые отвечают за доставку веществ в ядро. Четвертый модуль — носитель, к нему присоединяется действующее вещество, например радиоизотоп
Нейросети и сверхпроводники
— Для проектирования новых медицинских молекул под конкретную мишень в последнее время часто используют искусственный интеллект. Как у нас с этим?
— Здесь мы как раз очень неплохо выглядим. Нейросети используются, во-первых, для предсказания свойств молекул на основе их структуры и, во-вторых, для предсказания их поведения в организме, какой путь проходят, с какими рецепторами связываются. И мы уже даже из относительно небольших выборок в сотни молекул можем предсказывать с помощью искусственного интеллекта, какие молекулярные фрагменты за какие свойства этих молекул отвечают. Это действительно очень здорово развито, очень во многих наших институтах и университетах, в том числе на химфаке МГУ. Направление очень перспективное, потому что оно фактически позволяет сделать первичный отбор того, что дальше может потенциально пойти в экспериментальную практику уже на стадии доклинических исследований.
Кафедру медицинской химии на химфаке МГУ создал академик Николай Серафимович Зефиров, один из создателей современной математической химии, моделей, позволяющих вычислять свойства молекул по их структурам, один из самых цитируемых химиков на протяжении долгого времени. К сожалению, его уже нет с нами, он умер в 2017 году, но его ученики публикуют очень сильные работы, в том числе по использованию нейросетей доя предсказания свойств молекул.
Причем направление это возникло, когда о суперкомпьютерах и современном буме нейросетей речи еще не шло. Но уже тогда у нас возникло действительно прорывное направление, связанное с докингом*. На его основе было предсказано действие очень многих молекул.
Я могу привести пример из своей практики. Это не медицина, но очень важная сфера — технологические системы по разделению и концентрированию веществ, когда из сотен молекул мы должны научиться распознавать именно ту, которая будет иметь связь с конкретным катионом. Эти методы имеют большие перспективы, потому что позволяют сильно сэкономить труд экспериментаторов, в том числе химиков-синтетиков. Вместо того чтобы искать пути многостадийного и нелегко синтеза (а потом и очистки) сотен веществ, можно работать с единицами формул, которые нам подсказывают вычисления.
Кроме того, у нас разрабатываются материалы для фотоники, для медицинских применений, для экологических целей, скажем, различные сорбенты, материалы, которые, например, позволяют извлекать методами микроультрафильтрации опасные компоненты из воды. Ну и конечно, то, что вы сказали: углеродные материалы, легкие композиты, которые позволяют, например, сделать композитное крыло среднемагистрального самолета МС-21.
— Графенового прорыва пока не случилось, в смысле, не в изучении, а в применении? (Андрей Гейм и Константин Новоселов получили графен в 2004 году, а в 2010-м были удостоены за это Нобелевской премии — и ожидались прорывы и в наноэлектронике, и в материаловедении.)
— На самом деле исследования идут. Обычно после появления научной моды, какого-то важного открытия, как случилось с графеном, идет бурный рост научных публикаций, а потом спад. Тематика графена сейчас на стадии спада. Но надо понимать, что именно в момент такого спада и рождаются реальные и практические приложения: мода схлынула, а перспективные вещи дозревают. Будут применения и в электронике, и в сенсорике, в том, что входит в наш обиход. Окисленные графены используются как дешевые и хорошие материалы для очистки растворов, для сенсоров. Их применение на самом деле, может быть, сейчас не столь гигантское, как виделось на пике бума публикаций, но эти приложения очень важны и интересны.
Химия климата
— А может химия помочь климату? Климатолог Александр Чернокульский нам сказал, что прорыв в теме борьбы с выбросами, мог бы случиться, если бы химики решили задачу эффективного поглощения углекислого газа из атмосферы.
— Здесь есть несколько подходов. Относительно грубые подходы предлагают связывать и закачивать избыточный СО2 в геологические формации. А есть и более интересный подход, и сейчас очень много этим занимаются, в том числе в Институте органической химии РАН. CO2 может быть первоисточником для малотоннажной синтетической химии. И вот это, на мой взгляд, имеет очень большие перспективы, потому что это дешево и, опять же, экологично. Экологично, потому что это химия без растворителей. Раз уж нам все равно (к сожалению или к радости) играть по новым правилам в мировой экономике и поглощать выбросы, то правильно было бы делать это с умом.
— Насколько это научно сложная задача? Или там только технологическая сложность?
— Это решаемая задача, не очень сложная. Другое дело, что, конечно, она потребует перестроить производства. Какой бы ни был простой синтез, понятно, что под него нужно создавать соответствующую технологическую инфраструктуру, а до этого таких задач почти не ставилось. До сих пор не было цели как можно больше поглотить CO2, ставилась задача синтеза каких-то молекул, где CO2 мог бы быть использован как субстрат. И это большая технологическая перестройка, это небыстро происходит. Поэтому, если говорить о крупнотоннажных вещах, то большую роль будет играть поглощение углекислого газа в природе и сокращение эмиссии. Но вся поглощающая способность наших лесов перечеркивается такими событиями, как лесные пожары, которые мы в это лето наблюдали. Эмиссия в результате пожаров целиком перекрывает поглощающую способность всех лесов Сибири. Меры, связанные с восстановлением нормального лесного хозяйства, и обеспечение пожаротушения вовремя сразу даст большой эффект.
— А где химия в новой энергетике? Водород?
— Почему?
— Много сейчас обсуждают возможность переделки природного газа в водородное топливо. Насколько это сложная химия?
— Я все время о ядерной энергии, но и в водородной теме она очень важна. Это и электролиз воды с помощью электроэнергии. Но это и пиролиз природного газа, который можно осуществить с помощью ядерных источников тепла. Тем более что в европейской части России есть избыток ядерной генерации.
— В солнечной генерации кремниевые фотоэлементы уже стали достаточно экономичны? Или идет поиск другого типа фотоэлементов?
— Идет поиск материалов с более высоким КПД. И многие материалы обладают такими свойствами. Но есть другая проблема. Скажем, проблемы свинецсодержащих материалов — это, во-первых, их долгосрочная устойчивость (они постепенно разрушаются) и, во-вторых, экологичность производства. К тому же у нас в стране сейчас нет добычи свинца. Весь свинец, который у нас есть, — это либо рециклинг того, что у нас есть, либо импорт.
Чудо-стены и судьба химии
— А какие еще современные практические направления химии активно развиваются?
— Химия в быту. Я имею в виду экологичный и экономичный дом. Например, идут поиски материалов для того, чтобы сами стены домов вместо кондиционеров регулировали бы температуру в доме (во всяком случае, участвовали бы в регуляции). В жаркую погоду за счет тех или иных процессов в материале могло бы происходить высвобождение холода, поглощение тепла, и наоборот, тепло удерживалось бы. Кстати говоря, наши крупные энергетические компании заинтересованы в таких исследованиях. Пока они на стадии фундаментальных разработок, но, по-моему, очень перспективных.
— По какому принципу могли бы работать такие чудо-стены?
— У нас этот вопрос исследуется на кафедре физической химии МГУ. Интересны материалы, у которых фазовые переходы осуществляются при тех температурах, при которых могут быть сезонные колебания температур, и эти фазовые переходы сопровождаются, соответственно, либо поглощением тепла, либо, наоборот, эмиссией тепла.
— Они замерзают и плавятся, а в процессе берут или отдают тепло?
— Грубо говоря да, но вряд ли было бы удобно, если бы стена действительно расплавилась. Это композиты из прочной матрицы, в поры которых добавлены вещества, способные к терморегуляции.
Отсюда вызовы системе образования. Нужны так называемые Т-компетенции, сочетающие глубокие знания в своей области и широкий кругозор. Поэтому, наверное, ядра у современной химии, как и у всех остальных наук, как такового нет, и это нормально. В свое время все эти науки выросли из естествознания, и сейчас опять в какой-то степени они снова возвращаются в него.
— А что за дети идут именно на химфак — не на физфак и не на биофак?
— Очень увлеченные дети. Это дети, которые очень любят именно химию. Мы это точно знаем. Раньше было две волны при поступлении. И у нас было больше 80 процентов тех ребят, кто уже в первой волне приносил оригиналы школьных дипломов. Эти дети целенаправленно хотели заниматься химией в МГУ, а не отдать заявления сразу в десять вузов. Мы были на первом месте по этому параметру по всему университету, в котором 40 факультетов. Сейчас у нас набор 200 с небольшим человек. Из них в этом году 50 — это призеры олимпиад, это действительно топовые ребята. Контингент, что удивительно, вот даже в самые тяжелые времена не становился хуже. Это удивительно, несмотря на то что, казалось бы, падает качество школьного образования, маленькая зарплата учителей, особенно в провинции, и нельзя сказать, что химик — это самая престижная работа. Но тем не менее уровень ребят — способных, толковых — каждый год очень высок.
— И кем они потом становятся в основном?
— Мы подробно интересуемся судьбой выпускников начиная с 2012 года, скоро будет опрос выпускников за последние десять лет. В последние четыре-пять лет 80 процентов наших выпускников работает по специальности. В науке, но не только: кто-то пошел в бизнес, в компании, где химики очень востребованы, — удобрения, нефтехимия, фармацевтика, энергетика. Но больше половины пошла к нам аспирантуру, еще половина от половины, наверное, в институты РАН и другие аспирантуры.
— И как у нас сейчас с научным стартом? Условия изменились по сравнению с тем, что было десять-пятнадцать лет назад?
— Я окончил химический факультет в 1996 году. Мало что можно хорошего вспомнить о научной жизни в университете тех времен, не хватало примитивных веществ, неотапливаемые помещения, руки опустились у многих. Сейчас, конечно, иначе. На химфаке в целом почти 70 процентов — иногородние ребята, и они все потом очень хорошо устраиваются. У меня в лаборатории на кафедре радиохимии тоже примерно 70 процентов ребят остались в Москве. У них есть возможность арендовать или купить жилье. Понятно, что не в центре Москвы, но тем не менее. Я не мог себе представить в 1990-е годы, что я могу независимо от родителей где-то жить.
Понятно, что есть очень много чего еще, к чему у меня и у моих коллег есть большие претензии. Это, например, скорость закупок, скорость доставки реагентов, оборудования. Когда я работал за границей, мне максимум через несколько дней доставлялся любой реагент, а у нас, понятно, проходят месяцы. Но зарплаты уже соизмеримы, хотя очень дифференцированы. Все очень сильно зависит от научного руководителя, от того, насколько он участвует в программах, проектах, насколько пытается ассоциировать свои исследования с серьезными заказчиками, программами и грантами.
— Это только МГУ? А как в других университетах?
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Министерство образования и науки РФ
Федеральное Агенство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Северо-Кавказскии государственный технический университет
Реферат
По дисциплине: Концепции современного естествознания.
Тема: Химия как наука. Основные проблемы современной химии.
Выполнила: студентка 1 курса, спец. - юриспруденция
Проверил: доцент кафедры ФиЭ………………………
БеляеваЕ. Н
План.
Введение
1.Зарождение и развитие химического искусства с древнейших времен.
2.Химия как наука
3. Основные этапы развития химии
4. Алхимия как феномен средневековой культуры..
5. Возникновение и развитие научной химии. Истоки химии
6. Лавуазье: революция в химии
7. Зарождение современной химии и ее проблемы в 21 веке
8.Роль химии в современном мире
Химия - наука о веществах, их строении, свойствах и превращениях. В широком понимании, вещество - это любой вид материи, обладающий собственной массой, например элементарные частицы. В химии понятие вещества более узкое, а именно: вещество - это любая совокупность атомов и молекул.
Превращения веществ, сопровождающиеся изменением состава молекул, называются химическими реакциями. Традиционная химия изучает реакции, которые происходят на макроскопическом уровне (в лаборатории или в окружающем мире), и интерпретирует их на атомно-молекулярном уровне. Известно, например, что сера горит на воздухе голубым пламенем, давая резкий запах. Это - макроскопическое явление.
Современная химия способна изучать химические реакции с участием отдельных молекул, обладающих строго определенной энергией. Пользуясь этим, можно управлять течением химических реакций, подавая энергию в определенные участки молекулы. Управление химическими процессами на молекулярном уровне - одна из основных особенностей современной химии.
Химия как метод изучения химических свойств и строения веществ является чрезвычайно многогранной и плодотворной наукой. На сегодняшний день известно около 15 млн. органических и около полумиллиона неорганических веществ, причем каждое из этих веществ может вступать в десятки реакций, и каждое из них имеет внутреннее строение. Внутреннее строение определяет химические свойства; в свою очередь, по химическим свойствам мы часто можем судить о строении вещества.
Современная химия настолько разнообразна как по объектам, так и по методам их исследования, что многие ее разделы представляют собой самостоятельные науки. Взаимодействие химии и физики дало сразу две науки: физическую химию и химическую физику, причем эти науки, несмотря на сходство названий, изучают совершенно разные объекты. Физическая химия исследует вещества, состоящие из большого числа атомов и молекул, с помощью физических методов и на основе законов физики. Химическая физика основной упор делает на физическом исследовании элементарных химических процессов и строения молекул, ее предметом являются отдельные частицы вещества.
Одним из передовых направлений химии является биохимия - наука, изучающая химические основы жизни.
Чрезвычайно интересные результаты получены в области космической химии, которая занимается химическими процессами, протекающими на планетах и звездах, а также в межзвездном пространстве.
Самой молодой областью химии является возникшая буквально в последнее десятилетие математическая химия. Ее задача - применение математических методов для обработки химических закономерностей, поиска связей между строением и свойствами веществ, кодирования веществ по их молекулярной структуре, подсчета числа изомеров органических веществ. Современная химия самым тесным образом взаимодействует со всеми другими областями естествознания. Ни одно серьезное химическое исследование не обходится без использования физических методов для установления структуры веществ и математических методов для анализа результатов.
Основу химии составляют атомно-молекулярная теория, теория строения атомов и молекул, закон сохранения массы и энергии и периодический закон.
Химия как наука
Читайте также: