Развитие химических знаний. Основные понятия и законы химии

Лекция № 7
РАЗВИТИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И
ЗАКОНЫ ХИМИИ
Возникновение химии. Период алхимии (до XVI в). Период зарождения
научной химии (XVI - XVIII в.). Период открытия основных законов химии
(первая половина XIX в.). Современный период (вторая половина XIX в. до
наших дней). Структура химии. До конца XIX в. химия - единая целостная
наука. К началу XX в четко различаются общая, неорганическая и
органическая химии. Система химии. Химия как наука и производство. Химия
решает 2 основные задачи – получение вещества с заданными свойствами
(производственная задача) и выявление способов управления свойствами
вещества (научная задача).
Уровни развития химического знания. Первый уровень научных
химических знаний начался с работ Р. Бойля (1660-е годы): свойства вещества
определяются его составом. Химический элемент как предел разложения
вещества. Законы стехиометрии: сохранения массы вещества, постоянства
состава, простых кратных отношений. Атомно - молекулярное учение.
Простые и сложные вещества. Вещество – однородный вид материи, каждая
частица которой имеет одинаковые физические свойства. Молекула –
наименьшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства.
Мономеры и полимеры. Атом – химически неделимая частица. При
физических процессах молекулы вещества сохраняются, при химических –
разрушаются. Химический элемент как совокупность атомов с одинаковым
зарядом ядра. Изотопы – это разновидности химического элемента,
имеющие одинаковый заряд ядра, но различные массовые числа. Закон и
периодическая система Д.И. Менделеева. Физический смысл номеров
периода и группы.
Второй уровень развития химических знаний (середина XIX века):
свойства вещества и их качественное разнообразие обуславливаются составом и
структурой молекул. Возникновение структурной химии: работы Д.Дальтона,
И.Я.Берцелиуса, А. Кекуле, A.M.Бутлерова. Развитие органического синтеза в
1960–80-е гг. Из каменноугольной смолы и аммиака были получены новые
красители – фуксин, анилиновая соль, а позднее – взрывчатые вещества и
лекарственные препараты (аспирин и др.). Структурная химия неорганических
соединений
ищет
высокопрочных
пути
получения
материалов
с
кристаллов
заданными
для
производства
свойствами,
обладающими
качествами, предъявляемыми современным уровнем развития науки и техники.
Третий уровень химических знаний (середина XX века): учение о
химических процессах и механизмах изменения вещества. Свойства вещества
зависят от термодинамических и кинетических условий, в которых вещество
находится
в
процессе
химической
реакции.
Экзотермические
и
эндотермические реакции. Обратимые и необратимые химические реакции.
Большинство химических реакций – сложные цепи последовательных
стадий. Закон Я.Вант-Гоффа и принцип А.Ле-Шателье. Зависимость хода
химических процессов от структурно-кинетических факторов: от строения
исходных реагентов, концентрации, температуры, наличия катализаторов и др.
Четвертый уровень химических знаний (с 1970-х годов): свойства
вещества зависят от высоты химической организации вещества. Основа
лаборатории живого организма – биокатализ. Подражание живой природе –
химия будущего. Создание катализаторов по принципу ферментов. Изучение
брожения – один из первых опытов изучения химии живой природы. Пути
освоения каталитического опыта живой природы: исследование в области
металлокомплексного
катализа,
моделирование
биокатализаторов,
исследования в области иммобилизованных систем, применение принципов
биокатализа в химической технологии. Отбор химических элементов в ходе
эволюции. Теории химической эволюции и биогенеза.
Использование новейших разработок в области химии является залогом
успешного претворения в жизнь задач по созданию малоотходных,
безотходных и энергосберегающих технологий.