Химия точная наука сообщение
Обновлено: 05.07.2024
Общее понятие химии
Вещества и их взаимные превращения являются предметом изучения химии. Химия - это наука о веществах и законах, которым подчиняются их превращения.
В химии постепенно сформировались представления о структурных уровнях организации вещества. Усложнение вещества, начиная от низшего, атомарного, проходит ступени молекулярных, макромолекулярных, или высокомолекулярных, соединений (полимер), затем межмолекулярных (комплекс, клатрат, катенан), наконец, многообразных макроструктур (кристалл, мицелла) вплоть до неопределённых нестехиометрических образований. Постепенно сложились и обособились соответствующие дисциплины: химия комплексных соединений, полимеров, кристаллохимия, учения о дисперсных системах и поверхностных явлениях, сплавах и др.
1.2 Предмет и структура химии
Современная химия тесно связана как с другими науками, так и со всеми отраслями народного хозяйства. Качественная особенность химической формы движения материи и её переходов в др. формы движения обусловливает разносторонность химической науки и её связей с областями знания, изучающими и более низшие, и более высшие формы движения. Познание химической формы движения материи обогащает общее учение о развитии природы, эволюции вещества во Вселенной, содействует становлению целостной материалистической картины мира. Соприкосновение химии с др. науками порождает специфические области взаимного их проникновения. Так, области перехода между химией и физикой представлены физической химией и химической физикой. Между химией и биологией, химией и геологией возникли особые пограничные области - геохимия, биохимия, биогеохимия, молекулярная биология. Важнейшие законы химии формулируются на математическом языке, и теоретическая химия не может развиваться без математики. Химия оказывала и оказывает влияние на развитие философии и сама испытывала и испытывает её влияние.
Изучение химических объектов и явлений физическими методами, установление закономерностей химических превращений, исходя из общих принципов физики, лежит в основе физической химии. К этой области химии относится ряд в значительной мере самостоятельных дисциплин: термодинамика химическая, кинетика химическая, электрохимия, коллоидная химия, квантовая химия и учение о строении и свойствах молекул, ионов, радикалов, радиационная химия, фотохимия, учения о катализе, химических равновесиях, растворах и др. Самостоятельный характер приобрела аналитическая химия, методы которой широко применяются во всех областях химии. и химической промышленности. В областях практического приложения химии возникли такие науки и научные дисциплины, как химическая технология с множеством её отраслей, металлургия, агрохимия, медицинская химия, судебная химия и др.
Каждое из химических веществ имеет свое внутреннее строение и может претерпевать разнообразные превращения, то есть вступать в химические реакции. Эти два аспекта взаимосвязаны. Внутреннее строение определяет химические свойства, а по химическим свойствам можно судить о строении вещества. В то же время невозможно одновременно исследовать и строение и химические свойства вещества, поскольку в ходе химической реакции структура вещества неизбежно изменяется. Изучение строения и реакционной способности химических веществ, создание веществ и материалов с заранее заданными свойствами - основные задачи химической науки.
В точные науки это те дисциплины, которые создают знания посредством наблюдений и экспериментов, которые также считаются наиболее надежными и заслуживающими доверия методами.
Полученное содержание обычно поддается количественной оценке и прогнозированию, кроме того, оно обычно систематизируется на основе математического языка, что придает ему широкий характер точности и строгости.
Иногда их часто называют точными науками, чистыми науками или фундаментальными науками. Его цель - формулировать гипотезы и производить точные предсказания или неопровержимые постулаты без философских или интуитивных предубеждений.
Точные науки, как установил философ-математик Рудольф Карнап (1891-1970), делятся на формальные и неэкспериментальные науки и естественные или экспериментальные науки.
Первые сосредоточены на работе с формами, то есть с идеальными объектами, которые существуют в сознании и получаются путем абстракции. Вторые - это те, которые изучают природу или все явления в физическом мире, не включая аспекты, связанные с действиями человека.
Термин точные науки также отмечает различие с неточными науками или псевдонауками, которые относятся ко всей системе убеждений и суждений, которым недостает согласованности, логического, рационального или научного характера, поэтому они больше склоняются к оккультизму, догматический или мистический.
характеристики
Одна из основных характеристик точных наук - точность и строгость, которых они стремятся достичь в своих постулатах. Для этого они основаны на поддающихся количественной оценке и объективных прогнозах, которые придают их содержанию ощущение неопровержимого содержания.
Язык, на котором формулируются знания точных или чистых наук, - это числа, геометрические фигуры и аксиомы или суждения, не выведенные из других.
Научный метод является частью его сущности, чтобы получить менее интерпретирующий и более точный анализ, который не зависит от точки зрения исследователя, но стремится к универсальности. Эта функция также облегчит обнаружение ошибок и лучшую интеграцию и организацию знаний.
В отличие от мягких или социальных наук, точные науки требуют большего объяснительного успеха, кумулятивности, воспроизводимости и более высокого уровня консенсуса. Их принципы также обычно более последовательны со временем, и они гораздо более избирательны при принятии новых результатов.
Хотя они сосредоточены на поиске безошибочного и неизменного знания, нельзя исключать динамический характер точных наук. Возможность включения новых предложений и информации всегда возникает, что является неотъемлемой частью производства знаний, независимо от того, является ли это твердой или мягкой наукой.
Что изучают точные науки? Объект исследования
Точные науки допускают только те факты и принципы, которые можно продемонстрировать. Взяв это за основу и учитывая классификацию, которую Карнап относит к точным наукам, мы можем говорить о двух великих объектах изучения.
Первым крупным объектом изучения была бы природа, понимаемая как явления физического мира, а также жизнь в целом, за исключением искусственных объектов или объектов, предполагающих вмешательство человека. Это соответствовало бы естественным или экспериментальным наукам.
Идеи или чисто абстрактные формы были бы вторым крупным объектом изучения точных наук. Это элементы, которые существуют только в человеческом разуме, но могут быть применены к анализу любого сегмента физически-естественной реальности. Этот второй объект исследования соответствует формальным или неэкспериментальным наукам.
Примеры точных наук
Математика
Словарь Королевской испанской академии (RAE) рассматривает математику как синоним точных наук. В самом широком смысле можно выделить пять основных объектов исследования: количество, структура, пространство, изменение и изменчивость.
Эти объекты изучения соответствуют различным разделам этой точной науки, таким как арифметика, алгебра, геометрия, исчисление и статистика соответственно.
Логика
Это формальная наука, изучающая принципы доказательства и достоверного вывода, заблуждения, парадоксы и понятие истины. Посредством дедукции он стремится установить действующие законы и принципы, позволяющие получить совпадения между утверждениями и фактами.
В нем определены по крайней мере четыре основных раздела: математическая логика, вычислительная логика, философская логика и неформальная логика.
Физический
Эта наука сосредоточена на изучении четырех фундаментальных аспектов реальности и взаимодействий между ними, таких как энергия, материя, время и пространство. Физика - это как теоретическая, так и экспериментальная дисциплина, которая придерживается модели легитимности и точности, типичной для научного метода.
Химия
Это наука, которая отвечает за изучение материи с точки зрения ее состава, свойств и превращений, а также изменений, которые она испытывает во время химических реакций, и ее взаимосвязи с энергией.
Благодаря влиянию Фрэнсиса Бэкона, Роберта Бойля, Роберта Гука, Джона Мэйоу и других, которые привели ее к новым эмпирическим методам, химия сегодня может считаться точной наукой.
биология
Это научная дисциплина, изучающая жизнь живых существ, их жизненные процессы и явления, связанные с ними. С помощью научного метода, экспериментирования, сравнения и наблюдения он стремится понять причины поведения живых существ и распознать законы, управляющие такими механизмами.
Биология считается в рамках точных наук, одной из естественных или экспериментальных наук.
Информатика
Понимается как теоретические основы информации и вычислений, а также их применение в автоматизированных системах управления информацией.
Информатика фокусируется на сложной разработке логических систем с помощью математики, которые решают задачи поддающимся проверке и доказуемым образом с высокой степенью точности.
геология
Это естествознание, изучающее состав, структуру и динамику земного шара, включая его природные ресурсы, а также механизм его формирования и изменения или изменения, которые он испытал с момента своего возникновения.
Эта дисциплина использует другие дисциплины, например химию и физику, для получения наглядных и экспериментальных результатов.
Химия — наука о строении, свойствах веществ, их превращениях и явлениях, которые сопровождают эти превращения. В химии, как науке, можно выделить три основных цели. Первая, основная цель химии — изучение строения соединений, развитие теории строения и свойств молекул и веществ в целом.
Зная строение определенной молекулы и ее свойства, можно строить различные теории о реакционной способности соединения, кинетике, механизмах химических реакций и каталитических явлениях. Все химические превращения осуществляются в том или ином направлении в зависимости от состава и строения молекул, ионов, радикалов и т. д.
Химия-это область чудес, в ней скрыто счастье человечества , величайшие завоевания разума будут сделаны именно в этой области.
Максим Горький
Зная это, можно находить различные способы получения новых продуктов, имеющих совсем иные свойства, нежели исходное соединение. Отсюда вытекает вторая задача химии — синтез новых веществ с заданными свойствами. Кроме того, важно найти способы более выгодного получения данных соединений: катализаторы и условия проведения реакций.
Третье основное направление- это анализ. Эта задача в настоящее время важна не меньше остальных. Это связано с увеличением числа различных химических объектов, новых веществ. Также это необходимо для определения воздействий на окружающую среду.
Объектами исследования неорганической химии являются все химические элементы и их соединения. Основным вопросом считается изучение свойств химических соединений. Кроме химических свойств, также интересуют и физические, биологические и другие свойства соединений. Для этого привлекают и другие науки.
Так, важными составляющими при изучении химии являются физическая химия, биохимия. В настоящее время эти науки объединяют целый ряд других: квантовая химия, химическая термодинамика (термохимия), химическая кинетика, электрохимия, фотохимия, химия высоких энергий, компьютерная химия и др.
Только этот перечень наук химического направления говорит о разнообразии химической формы движения материи и влиянии ее на повседневную жизнь. Существует множество направлений развития прикладной химии, призванной решать конкретные задачи практической деятельности человека. Химическая наука достигла такого высокого уровня развития, что стала порождать новые виды производств и технологий.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
История развития науки химия.
Практически ежедневно каждый человек может наблюдать, как те или иные вещества подвергаются различным изменениям: железный предмет под воздействием влаги покрывается ржавчиной, опавшие листья постепенно истлевают, превращаясь в перегной и т.д. Результат этих изменений – появление новых веществ с совершенно иными свойствами. Такого рода процессы называются химическими явлениями, при которых из одних веществ образуются другие, новые вещества, а наука, изучающая превращения веществ, называется химией.
Химия — одна из важнейших и обширных областей естествознания. Это наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также фундаментальных законах, которым эти превращения подчиняются. Поскольку все вещества состоят из атомов, которые благодаря химическим связям способны формировать молекулы, то химия занимается в основном изучением взаимодействий между атомами и молекулами, полученными в результате таких взаимодействий.
Таким образом, основанием химии выступает основная двуединая проблема – получение веществ с заданными свойствами (на достижение её направлена производственная деятельность человека) и выявление способов управления свойствами вещества (на реализацию этой задачи направлена научно-исследовательская работа учёных).
Главная цель данного реферата – это рассказать, как появилась и как развивалась на протяжении всего человечества наука химия.
В реферате прослеживается развитие химии от самых ее истоков, с тех времен, когда человек учился добывать и поддерживать огонь и выплавлять с его помощью металлы из руд, далее через эпоху античности и средние века до нашего времени – периода торжества химической науки и технологии.
1. Предалхимический период: до III в.
В предалхимическом периоде теоретический и практический аспекты
знаний о веществе развивались относительно независимо друг от друга.
Практические операции с веществом являлись прерогативой ремесленной
химии. Начало её зарождения следует в первую очередь связывать, видимо, с появлением и развитием металлургии. В античную эпоху были известны в чистом виде семь металлов: медь, свинец, олово, железо, золото, серебро и ртуть, а в виде сплавов — ещё и мышьяк, цинк и висмут. Помимо металлургии, накопление практических знаний происходило и в других областях, таких как производство керамики и стекла, крашение тканей и дубление кож, изготовление лекарственных средств и косметики. Именно на основе успехов и достижений практической химии древности происходило развитие химических знаний в последующие эпохи.
Попытки теоретического осмысления проблемы происхождения свойств вещества привели к формированию в античной греческой натурфилософии учения об элементах-стихиях (вода, дерево, огонь, земля и металл). Наибольшее влияние на дальнейшее развитие науки оказали учения Эмпедокла, Платона и Аристотеля. Согласно этим концепциям все вещества образованы сочетанием четырёх первоначал: земли, воды, воздуха и огня. Сами элементы при этом способны к взаимопревращениям, поскольку каждый из них, согласно Аристотелю, представляет собой одно из состояний единой первоматерии — определённое сочетание качеств. Положение о возможности превращения одного элемента в другой стало позднее основой алхимической идеи о возможности взаимных превращений металлов (трансмутации). Практически одновременно с учением об элементах-стихиях в Греции возник и атомизм, основателями которого стали Левкипп и Демокрит.
2. Алхимический период: III—XVII вв.
2.1 Александрийская алхимия
2.2 Арабская алхимия
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.
Научные воззрения арабов проникли в средневековую Европу в XIII веке. Работы арабских алхимиков были переведены на латынь, а затем и на другие европейские языки.
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.
2.4 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).
3.1 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.
3.2 Теория флогистона
3.3 Пневматическая химия
3.4 Химическая революция
Читайте также: