Химические концепции в естествознании кратко

Обновлено: 02.07.2024

На атомном уровне нет различий между составом органических и неорганических веществ. Различия появляются между органическим и неорганическим миром на молекулярном уровне. Химия изучает молекулярный состав вещества и превращение веществ. Слово, предположительно, произошло от древнего названия Египта – Kham, или от греческого слова Khemia (сок растения).

II. Аналитический период включает в себя три концепции:

1. Концепция простого и сложного вещества.

2. Концепция понятия химического соединения.

3. Концепция атомно-молекулярного учения (атомизма).

В эти два века химия оформилась как точная наука.

1. Концепция простого и сложного вещества. Теория флогистона, разработанная в XVII веке (Шталь), о том, что при горении руды металл из руды соединяется с флогистоном, находящимся в воздухе и образует сложное вещество. Если вещество прокалить без доступа воздуха, получается чистый металл. Эта теория объяснила процесс получения металла из руды. Теория флогистона умерла с появлением работа Лавуазье и Ломоносова в XVIII веке. Они опытным путём опровергли теорию. Лавуазье открыл кислород, но не успел закончить исследования, так как был четвертован во время Французской революции. Они по отдельности открыли закон сохранения массы – первый стехиометрический закон. Для химических реакций закон сохранения массы справедлив из-за недостаточной точности измерений.

2. Понятие химического соединения. Закон Пруста, который был опубликован в 1799 году, даёт соотношение между массами элементов, входящих в состав соединения, постоянно и независимо от способа получения соединения. В конце XIX века Курнаков расширил этот закон, открыв химические соединения, имеющие переменный состав. Например, Ag2Zn, FeS – бертоллиды (Бертолле); H2O - дальтониды (Дальтон).

3. Основные положения, разработанные Ломоносовым (1791) и Дальтоном (1798). Закон кратных отношений Дальтона: Если два элемента образуют друг с другом несколько химических соединений, то массы одного из элементов, приходящиеся на одну и ту же массу другого элемента относятся между собой как небольшие целые числа. То есть, элементы, соединенные друг с другом в строго определенных весовых отношениях, соответствуют количеству их атомов в соединении. Были обозначены границы применимости: этот закон неприменим для изотопов. В дальнейшем большую роль сыграл периодический закон Менделеева (1869). Г. Мозли в 1910 подтвердил правильность таблицы Менделеева, проверив 86 первых элементов, установил, что порядковый номер совпадает с количеством протонов. Я. Берцелиус произвел в начале XIX века переворот в химии – разработал химическую символику.

III. Аналитический период ответил на вопрос о том, из каких атомов состоят молекулы и как эти атомы располагаются в пространстве. Берцелиус в 1807 году предложил считать вещества, характерные для живой природы, органическими, а для неживой – неорганическими. До 1828 году господствовала теория витализма – жизненная сила органических веществ. В 1828 году Вёлер получил из неорганического вещества органическое без всякой живой силы.

Было замечено, что в органические вещества входит углерод. Эмпирическая формула не отражает структурного строения C2H6O. Берцелиус в 1830 году назвал их изомерами.

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

—> Основной принцип построения периодической системы Д. И. Менделеева – размещение химических элементов в порядке:

+ возрастания их атомных весов

возрастания молекулярной массы

нарастания металлических свойств

изменения химических свойств

—> В результате реакционной плавки свинца происходит реакция между сульфидом и сульфатом свинца, те PbS + PbSO4 = ? + 2SO2 Напишите недостающий продукт реакции:

—> Напишите недостающую формулу вещества в следующей химической реакции 8Al+3Fe3O4 = 4Al2O3 + ?:

—> При бомбардировке альфа-частицами изотопа бора -11 образуются нейтроны 5 11B + 24He  x +01n Какой изотоп образуется в результате этой реакции?:

—> Строение и свойства молекул химических соединений превращение веществ условия протекания химических реакций — изучает:

Роль химии в системе современного научного знания определяется, во-первых, местом химической формы материи в закономерном мировом процессе развития и, во-вторых, комплексом задач, которые ставит общество перед химическими технологиями в сфере материального производства и охраны окружающей среды.

1. Особенности химии как науки

2. Химическая форма материи

3. Теория химической эволюции

Список использованной литературы

Нужна помощь в написании реферата?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Химическое вещество возникло из физической формы материи, и поэтому все химические процессы могут быть достаточно глубоко объяснены только на основе изучения их физических механизмов.

1. Особенности химии как науки

С древних времен химия была непосредственно связана с хозяйственной деятельностью общества. Можно считать, что основная проблема химии — это проблема генезиса свойств вещества как ключ к производственной задаче получения веществ с нужными свойствами. Специалисты по истории естествознания выделяют четыре сменявшие друг друга концептуальные схемы химии. Смена этих концептуальных схем вела к углублению теоретических представлений о строении и свойствах химической формы материи. Углубление теоретического анализа химизма, в свою очередь, использовалось для создания все более крупномасштабных химических технологий в сфере производства. Рассмотрим основные концептуальные схемы химического знания более подробно.

До возникновения научных способов анализа свойств вещества древнегреческие философы предложили первые умозрительные объяснения качественного разнообразия тел природы. Такие мыслители, как Левкипп, Демокрит, Эпикур, римлянин Тит Лукреций Кар предложили атомистическую теорию строения материи. Это была гениальная догадка о существовании атомов — мельчайших неделимых частиц, различиями которых объяснялись и различия свойств макроскопических тел. При всей своей наивности идея атома оказалась пророческой: теории современной химии фактически основываются на этом понятии (которое, конечно, было многократно уточнено в ходе развития науки). В противовес атомизму Гераклит, Эмпедокл и Аристотель разрабатывали континуалистское (антиатомистическое) видение мира. По их мнению, вещи состоят из различных сочетаний четырех дискретных стихий: земли, воды, воздуха и огня. И атомистическая, и континуалистская концепции вещества были слабо связаны с практической производственной деятельностью и уже не удовлетворяют современным критериям научности, сохраняя преимущественно историческое значение.

Первая строго научная концептуальная система химии, сохраняющая до настоящего времени теоретическую и практическую ценность, — учение, разработанное во 2-й половине XVII века английским ученым Р. Бойлем. В это время потребности раннекапиталистической промышленности привели к формированию экспериментальной науки. Экспериментальный подход в области физики позволил опровергнуть многочисленные ошибочные взгляды на законы природы, установить, например, постоянство ускорения свободного падения (Г. Галилей), сформулировать законы механики (И. Ньютон) и т.д. В химии метод научного эксперимента привел к не менее значительной научной революции. Р. Бойль отверг представления о четырех стихиях как основе вещественного мира, ввел понятие элементов как простых, далее неразложимых тел, из которых состоят химические соединения, и показал, что наименьшей частицей простого тела является состоящая из атомов корпускула. Экспериментальная химия становится наукой о составе веществ, или, по определению Д.И. Менделеева, наукой о химических элементах и их соединениях. В рамках первой концептуальной системы химии создается возможность целенаправленного изменения химического состава веществ. Технологические процессы этого типа господствовали в химическом производстве вплоть до начала промышленной революции конца XVIII — начала XIX вв.

Однако триумф структурной химии длился не так долго. В начале XX в. интенсивное развитие автомобилестроения, авиации, энергетики и приборостроения стало предъявлять к науке более высокие требования. Возникает потребность получения в очень большом количестве материалов с заранее заданными свойствами: высокооктанового моторного топлива, особых смазок, специальных каучуков и пластмасс, высокостойких изоляторов, жаропрочных органических и неорганических полимеров, полупроводников. Методы структурной химии, основанные на использовании веществ растительного происхождения, не могли обеспечить достаточных масштабов производства и качественного многообразия синтезируемых продуктов.

Нужна помощь в написании реферата?

В последние десятилетия намечается переход к наиболее сложной, четвертой концептуальной системе химической науки — эволюционной химии. Рассмотрение химической формы материи в развитии — как ступени закономерного процесса эволюции материального мира в центом — позволит выйти на новый уровень и в сфере химической технологии. Этот уровень связан прежде всего с реализацией идеи крупнейших ученых прошлого — возможностью копирования, воспроизведения сложных химических процессов, происходящих в живом организме (самоорганизация химических систем, ферментативный катализ и т.п.). Химия на этом уровне впервые берет на вооружение метод историзма и с его помощью пытается решить проблему биогенеза, освоить каталитический опыт живой природы, моделировать биосистемы с целью осуществления самых разнообразных процессов — от фотохимического разложения воды на кислород и водород до синтеза моделей биополимеров в комплексе с биорегуляторами. К наиболее интересным исследованиям в области эволюционной химии можно отнести работы М. Кальвина по химической эволюции, И. Пригожина — по термодинамике необратимых процессов и теорию саморазвития открытых каталитических систем А.П. Руденко.

2. Химическая форма материи

Одной из актуальных теоретических проблем современной химии является вопрос о статусе химической формы материи. От решения этой проблемы непосредственно зависит определение самостоятельного или подчиненного характера химии как науки, ее места в системе научного знания и стратегии дальнейшего развития.

Согласно первой, получившей распространение в результате создания квантовой химии, химическое можно полностью свести к физическому. С этой точки зрения химия является наукой о поведении электронов в атомах и молекулах, а химическое качество, поскольку его носители слагаются из физических компонентов, есть не что иное, как физическое, принявшее особо сложную форму. Химия в таком случае превращается в одну из отраслей физической науки.

Согласно второй точке зрения атомы, молекулы и другие надатомные структуры следует рассматривать как специфические химические субстраты, обладающие в то же время физическим способом взаимодействия. Если не существует специфического химического взаимодействия, то не существует и химической формы движения материи, так как определенная форма движения всегда включает в себя и определенное взаимодействие такого же уровня сложности. Отрицание особой химической формы движения ведет, в свою очередь, к отрицанию специфического химического субстрата, химической формы материи, поскольку каждая форма движения и взаимодействия находится в прямой связи с формой материи.

Согласно третьей точке зрения существует самостоятельная химическая форма материи, способом существования которой является специфическая химическая форма движения, представляющая собой химические реакции. Химическими носителями, то есть субстратами химических процессов, являются атомы, молекулы, свободные радикалы, каталитические системы и другие надатомные структуры. Элементарной (простейшей) субстратной единицей химической реакции выступает особое химическое образование — атом. Специфически химическая природа атома, молекулы и других химических систем выражается в существовании специфической химической формы движения. Этот подход, наиболее точно соответствующий данным современной науки, может быть обоснован рядом аргументов в пользу существования самостоятельного химического качества. Существование самостоятельной химической формы материи, обладающей особым химическим качеством, подтверждается следующими фактами.

Нужна помощь в написании реферата?

В-третьих, химические связи между качественно различными атомами с физической точки зрения различаются только количественно, например, величиной электроотрицательности. С точки зрения химии они, наоборот, качественно различны, так как качественно различаются образующие их химические элементы. Синтез совершенно новых классов химических веществ с самыми удивительными свойствами не ведет к появлению каких-либо принципиально новых физических энергий. В этой ситуации проявляется общая закономерность взаимосвязи основных форм материи: качественные изменения высшего опираются на количественные изменения включенных в него элементов низшей формы материи.

В-пятых, химические качества намного разнообразнее физических. Если весь вещественный мир состоит из трех типов элементарных частиц, то его химическое многообразие выражается в существовании миллионов соединений (даже без учета полимеров и намного большего числа белков и нуклеиновых кислот). Многообразие химического превосходит многообразие физической формы материи и в процессуальном плане. Так, одинаковые с точки зрения макроскопической физики явления — изменения температуры, превращение энергии из одного вида в другой — оказываются физически одинаковыми результатами процессов, которые по своему химическому содержанию различаются не только количественно, но и качественно. Такое физическое явление, как разогрев, может быть следствием тысяч разнообразных химических процессов.

Таким образом, данные современной науки достаточно убедительно показывают, что химическая форма материи — не одна из разновидностей физических явлений, а новая, самостоятельная, качественно более сложная ступень эволюции материального мира, обладающая собственным специфическим субстратом и законами развития.

3. Теория химической эволюции

Как отмечалось выше, основной особенностью современного уровня анализа химической формы материи является переход от третьей теоретической системы — учения о химических процессах — к четвертой, получившей название эволюционной химии. Само возникновение эволюционной химии стало результатом предшествующего пути развития, пройденного этой наукой. Оно подготовлено изучением и созданием все более сложных веществ и все более глубоким проникновением в законы их строения и механизмы изменений.

Нужна помощь в написании реферата?

Идея перехода химического знания к эволюционной парадигме в своем наиболее абстрактном аспекте связана с общефилософской концепцией развитии как бесконечного восхождения от низшего к высшему, роста богатства содержания предметов и явлений. Эта интерпретация учения о развитии основана на большом ансамбле фактов из всех областей научного знания — физики, химии, биологии, наук об обществе. Факты показывают, например, что в известной нам части Вселенной действует ярко выраженная тенденция материальных объектов к усложнению, доминирующая над тенденциями деградации и распада. По подсчетам Г. Кастлера и Л. Блюменфельда, в случае равенства вероятности процессов упрощения и усложнения материи вероятность возникновения жизни из аминокислот, пиримидинов, пуринов, полифосфатов, сахаров и т.д. за 2 на 10 в 9-й степени лет развития Земли оказалась бы равной 10 в минус 255-й степени или даже 10 в минус 800-й, что делает это событие, по существу, невозможным. С точки зрения уровня квантово-механических процессов вероятность появления жизни оказывается практически равной нулю. Таким образом, направленность процесса развития материи в целом от низшего к высшему, от простого к сложному должна быть признана объективной закономерностью, изучение которой становится одной из главных задач научного знания на достаточно высокой ступени его развития. Именно такая ступень достигнута в настоящее время химической наукой.

Перспективный путь исследования процессов химической эволюции основывается на анализе реакционной способности химических веществ как важнейшего проявления природы химического объекта.

Реакционная способность химических элементов (то есть их способность вступать в реакции с другими веществами) включает в себя две стороны: количественную и качественную. Количественная сторона реакционной способности — это легкость и быстрота образования связей, а также число атомов, которые может интегрировать данный элемент. Качественная сторона выражается в многообразии различных химических элементов, с которыми может вступать в реакции данный элемент, и многообразие образуемых ими соединений. Реакционная способность одного и того же элемента может оцениваться по-разному в зависимости от того, с какой точки зрения — качественной или количественной — мы будем подходить к ней. Так, с количественной точки зрения наибольшей реакционной способностью обладает фтор: он легко и быстро вступает в реакции со множеством веществ, является, например, единственным элементом, который окисляет кислород. Почти такой же активностью обладают другие галогены, все они в количественном плане намного активнее, чем элементы-органогены. Однако соединения, которые образуют галогены, в большинстве своем оказываются низкомолекулярными и обладают слабой реакционной способностью, которая ограничивает возможности дальнейших превращений. Элементы-органогены, наоборот, образуют огромное количество высокомолекулярных и очень активных соединений. Это объясняется прежде всего природой атомов углерода, их уникальной способностью образовывать сложные разветвленные цепи, обладать разными степенями окисления в составе одной и той же молекулы. Благодаря этому они могут создавать чрезвычайно сложные органические вещества. Следовательно, с качественной стороны углерод превосходит по реакционной способности все остальные химические элементы.

В химии ярко проявляется одна из общих закономерностей материального мира — неравномерность распределения интенсивности процесса развития в пространстве и во времени. Преобладание прогрессивного направления развития в живой природе не означает, что все биологические виды во все эпохи эволюционируют с одинаковой интенсивностью. Идея общественного прогресса также не подразумевает, что все человеческие индивиды и все социальные структуры постоянно находятся в состоянии прогрессивного развития. Аналогичным образом современная химия обнаруживает в природе два существенно различных типа реакций. Первый из них не включает в себя в непосредственном виде процессы эволюции веществ, второй, наоборот, закладывает основы для эволюционных изменений.

Нужна помощь в написании реферата?

Таким образом, химический индивид приобретает способность изменить свою природу, сохранив себя. На данном этапе развития материи становится хорошо заметен диалектический процесс отрицания отрицания. Слабые и эфемерные физические силы, проявляющие себя при взаимодействии частиц и лишь слегка модифицирующие молекулу при сохранении ее химической структуры, накапливаются в макромолекулах и их комплексах. Эти силы формируют специфическую структуру живого, включающую фермент-субстратные агрегаты, межмолекулярные образования нуклеопротеидов, гликолепидов, комплементарные соответствия в двойной спирали ДНК, взаимодействия ДНК, РНК и белков. Все эти слабые физические взаимодействия определяются водородными связями, полярными, диполь-дипольными и вандерваальсовыми силами, которые предваряют химический процесс, готовят его, но еще не исчерпывают.

химия естествознание эволюционный материя

История развития химии представляет процесс последовательного формирования четырех концептуальных систем. Можно, таким образом, установить прямое соответствие между уровнями организации химических систем и исторической последовательностью теоретических концепций, лежащих в основе химической науки. По степени сложности химические системы могут быть разделены на четыре уровня:

1) атом химического элемента;

2) молекула химического соединения как унитарная система;

3) система реагирующих веществ;

4) высокоорганизованная каталитическая система, способная к саморазвитию.

Нужна помощь в написании реферата?

Эта иерархия материальных систем программирует, предопределяет формирование иерархии из четырех концептуальных систем химии:

1) учение о составе;

2) структурная химия;

3) учение о химическом процессе;

4) эволюционная химия.

Список использованной литературы

Нужна помощь в написании реферата?

Аистов И. А., Голиков П. А., Зайцев В. В. Концепция современного естествознания. — СПб.: Питер, 2005.

Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения — М., 1987.

Войткевич Г. В. Химическая эволюция Солнечной системы. — М.: Наука, 1991.

Читайте также: