ФЕДЕРАЛЬНА АГЕНЦІЯ З ОСВІТИ
ДЕРЖАВНИЙ ОСВІТНИЙ УСТАНОВА
ВИЩОЇ ПРОФЕСІЙНОЇ ОСВІТИ
«АЛТАЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
Хімічний факультет
Кафедра безпеки життєдіяльності

Хімічна, фізична та біологічна
картина світу.
(Реферат)

Виконала:
Студентка 5 курсу
Косинська К.А.
Перевірив:
Викладач
Бєлова О.В.
Підпис________

Барнаул, 2011
Зміст
Введение…………………………………………………… ………………..3

Хімічна картина світу……………………………………………..5

2. Фізична картина світу……………..……………………………….7
2.1 Механічна картина світу…………… …………………….…….8
2.2 Електромагнітна картина світу… ………………………….…….10
3. Біологічна картина світу……………………………………….....13
Заключение……………………………………………… ………………….17
Список литературы…………………………………………………… ……19

ВСТУП.
Людині завжди було властиво описувати навколишній світ, вивчати і представляти його будову, розповідати про свої уявлення про навколишній світ іншим людям.
Природно-науковою картиною світуназивається частина загальної наукової картини світу, яка включає уявлення про природу.
Створення єдиної природничо-наукової картини світу передбачає встановлення зв'язків між науками. У структурі конкретних наук у тому головних компонентах виражена власна цілісна картина природи, що називається спеціальною (чи локальною) картиною світу.Ці картини є певною мірою фрагментами навколишнього світу, які вивчаються методами цієї науки (наприклад, біологічна картина світу, хімічна картина світу, фізична картина світу). Такі картини найчастіше розглядають як відносно самостійні фрагменти єдиної наукової картини світу.
Наукове знання є величезну масу взаємодіючих між собою елементів знань. Існують найрізноманітніші форми опису цієї взаємодії верств наукових знань.
У рамках картин світу здійснюється систематизація знань відповідної науки (або групи наук), вони є наочним втіленням системи взаємодіючих елементів знань - теорій (фундаментальних та прикладних), які є розвиненими системами наукових понять та зв'язків між ними.
До рамок картин світу вписуються відомі наукові факти. Картини світу забезпечують цілісність наукової галузі (науки), формують нам методи наукового пізнання та визначають стратегію наукового пошуку, ставлять завдання емпіричних та теоретичних досліджень, наочно відображають їх результати.
Раніше за інших виникла фізична картина світу як загальна теоретична основа для всіх наук про неживу природу.
Біологічна картина світу як теоретична основа наук про живу природу виникла лише в XIX столітті. Біологічні науки тривалий час були надзвичайно відокремлені одна від одної, менш взаємопов'язані, ніж група фізико-хімічних наук. Об'єднання біологічних наук відбулося разом із запровадженням Ч. Дарвіном основних понять сучасної біології (пристосування, спадковість та мінливість, природний відбір, боротьба за існування, еволюція та ін.). На їх основі будується єдина картина біологічних явищ, що пов'язує всі науки про природу в одну сферу наук і дає можливість побудови закінчених біологічних теорій.
Ядром єдиної природничо-наукової картини світу загалом є фізична картина світу, оскільки фізика є фундаментальним базисом сучасного світорозуміння. Багатовіковий розвиток фізики призвів до створення цілісної природничо-наукової картини нашого світу та його розвитку.

1. Хімічна картина світу.
Відсутність у хімії теоретичних основ, що дозволяють точно передбачати і розраховувати перебіг хімічних реакцій, не дозволяло ставити її в ряд з науками, що обгрунтовують саме буття. Тому висловлювання Д.І. Менделєєва про хімічне розуміння світового ефіру не тільки не було затребувано на початку 20 століття, а й виявилося незаслужено повністю забутим на ціле століття. Чи пов'язано це з тодішнім революційним переворотом у фізиці, який захопив і захопив більшість розумів у 20 столітті вивчення квантових уявлень і теорії відносності, зараз вже не так важливо. Жаль тільки, що висновки геніального вченого, до того ж визнаного на той час, не пробудило якісно інші філософсько-методологічні принципи, відмінні від філософських принципів, які, до речі, удосталь фігурували в міркуваннях фізиків.
Пояснення такого небажаного забуття швидше за все пов'язане з поширенням редукціоністських течій, викликаних звеличенням фізики. Саме зведення хімічних процесів до сукупності фізичних прямо вказувало на непотрібність хімічних поглядів при аналізі першооснов буття. До речі, коли хіміки намагалися захистити специфіку своєї науки доказами про статистичний характер хімічних взаємодій на відміну більшості взаємодій у фізиці, зумовлених динамічними законами, фізики відразу вказували на статистичну фізику, яка нібито повніше описує подібні процеси.
Специфіка хімії втрачалася, хоча наявність суворої геометрії зв'язків взаємодіючих частинок у хімічних процесах вносило до статистичного розгляду специфічний для хімії інформаційний аспект.
Аналіз сутності інформаційно-фазового стану матеріальних систем різко наголошує на інформаційному характері хімічних взаємодій. Вода як хімічне середовище, виявившись першим прикладом інформаційно-фазового стану матеріальних систем, поєднала в собі два стани: рідкий та інформаційно-фазовий саме через близькість хімічних взаємодій до інформаційних.
Вакуум як електромагнітне середовище фізичного простору, що виявило властивості інформаційно-фазового стану, швидше за все, ближче до середовища, в якому протікають процеси, що формою нагадують хімічні. Тому хімічне розуміння світового ефіру Д.І. Менделєєва стає надзвичайно актуальним. Давно помічений термінологічний збіг при описі відповідних процесів перетворення частинок у хімії та у фізиці елементарних частинок як реакційдодатково підкреслює роль хімічних уявлень у фізиці.
Передбачуваний взаємозв'язок між інформаційно-фазовими станами водного середовища та електромагнітного середовища фізичного вакууму свідчить про супутні хімічні процеси зміни у фізичному вакуумі, що, ймовірно, і відчував Д.І. Менделєєв у своїх експериментах.
Отже, у питанні природі світового ефіру хімія у якихось моментах виступає навіть визначальною стосовно фізичного погляду.
Тому говорити про пріоритет фізичних чи хімічних уявлень у виробленні наукової картини світу, мабуть, не варто.

2. Фізична картина світу.
Історія науки свідчить, що природознавство, що виникло під час наукової революції XVI–XVII ст., було пов'язано тривалий час із розвитком фізики. Саме фізика була і залишається найбільш розвиненою і концепціям та аргументам, що багато в чому визначили цю картину. Ступінь розробленості фізики була настільки велика, що вона могла створити власну фізичну картину світу, на відміну від інших наук, які лише в XX ст. змогли поставити собі це завдання (створення хімічної та біологічної картин світу). Тому, починаючи розмову про конкретні здобутки природознавства, ми почнемо його з фізики, з картини світу, створеної цією наукою.
Поняття "фізична картина світу" використовується давно, але лише останнім часом воно почало розглядатися не тільки як результат розвитку фізичного знання, але і як особливий самостійний вид знання - найзагальніше теоретичне знання у фізиці (система понять, принципів та гіпотез), що служить вихідною основою побудови теорій. Фізична картина світу, з одного боку, узагальнює всі раніше отримані знання про природу, а з іншого - вводить у фізику нові філософські ідеї та зумовлені ними поняття, принципи та гіпотези, яких до цього не було і які докорінно змінюють основи фізичного теоретичного знання: старі фізичні поняття та принципи ламаються, нові виникають, картина світу змінюється. Ключовим у фізичній картині світу є поняття "матерія", на яке виходять найважливіші проблеми фізичної науки. Тому зміна фізичної картини світу пов'язана зі зміною уявлень про матерію. В історії фізики це відбувалося двічі. Спочатку було здійснено перехід від атомістичних, корпускулярних уявлень про матерію до польових – континуальних. Потім, у XX ст. континуальні уявлення були замінені сучасними квантовими. Тому можна говорити про три фізичні картини світу, що послідовно змінювали одна одну.
Однією з перших виникла механістична картина світу, оскільки вивчення природи почалося з аналізу найпростішої форми руху матерії – механічного переміщення тіл.

2.1. Механістична картина світу.
Вона складається внаслідок наукової революції XVI-XVII ст. на основі робіт Галілео Галілея, який встановив закони руху тіл, що вільно падають, і сформулював механічний принцип відносності. Але головна заслуга Галілея в тому, що він вперше застосував для дослідження природи експериментальний метод разом із вимірами досліджуваних величин та математичною обробкою результатів вимірів. Якщо експерименти ставилися і раніше, то їх математичний аналіз вперше систематично став застосовувати саме Галілей.
Принципова відмінність нового методу дослідження природи від раніше існувавшого натурфілософського способу полягало, отже, у тому, що в ньому гіпотези систематично перевірялися досвідом. Експеримент можна як питання, звернений до природи. Щоб отримати на нього певну відповідь, необхідно так сформулювати питання, щоб отримати на неї цілком однозначну та певну відповідь. Для цього слід так побудувати експеримент, щоб по можливості максимально ізолюватися від впливу сторонніх факторів, які заважають спостереженню явища, що вивчається, в "чистому вигляді". У свою чергу гіпотеза, що представляє собою питання до природи, повинна допускати емпіричну перевірку деяких наслідків, що виводяться з неї. З цією метою, починаючи з Галілея, стали широко використовувати математику для кількісної оцінки результатів експериментів.
Таким чином, нове експериментальне природознавство на відміну від натурфілософських здогадів і уморозінь минулого стало розвиватися у тісній взаємодії теорії та досвіду, коли кожна гіпотеза чи теоретичне припущення систематично перевіряються досвідом та вимірами.
Ключовим поняттям механістичної картини світу було поняття руху. Саме закони руху Ньютон вважав фундаментальними законами світобудови. Тіла мають внутрішню вроджену властивість рухатися рівномірно і прямолінійно, а відхилення від цього руху пов'язані з дією на тіло зовнішньої сили (інерції). Мірою інертності є маса, інше найважливіше поняття класичної механіки. Універсальною властивістю тіл є тяжіння.
Ньютон, як та її попередники, надавав велике значення спостереженням і експерименту, бачачи у яких найважливіший критерій відділення помилкових гіпотез від істинних. Тому він різко виступав проти так званих прихованих якостей, за допомогою яких послідовники Аристотеля намагалися пояснити багато явищ і процесів природи.
Ньютон висуває зовсім новий принцип дослідження природи, згідно з яким вивести два або три загальні початку руху з явища і після цього викласти, яким чином властивості і дії всіх тілесних речей випливають із цих явних початків, - було б дуже важливим кроком у філософії, хоча причини цих почав і ще були відкриті.
Ці початку руху і є основні закони механіки, які Ньютон точно формулює у своїй головному праці " Математичні початку натуральної філософії " , опублікованому в 1687г.
Відкриття принципів механіки дійсно означає справді революційний переворот, який пов'язаний з переходом від натурфілософських здогадів і гіпотез про "приховані" якості та спекулятивні вигадки до точного експериментального природознавства, в якому всі припущення, гіпотези та теоретичні побудови перевірялися спостереженнями та досвідом. Оскільки в механіці відволікаються від якісних змін тіл, так для її аналізу можна було широко користуватися математичними абстракціями і створеним самим Ньютоном і одночасно Лейбніцем (1646-1716) аналізом нескінченно малих. Завдяки цьому вивчення механічних процесів було зведено до точного математичного їх опису.
На основі механістичної картини світу у XVIII-початку XIX ст. була розроблена земна, небесна та молекулярна механіка. Швидкими темпами йшов розвиток техніки. Це призвело до абсолютизації механістичної картини світу, до того що вона стала розглядатися як універсальна.
У цей час у фізиці почали накопичуватися емпіричні дані, що суперечать механістичній картині світу. Так, поряд із розглядом системи матеріальних точок, що повністю відповідала корпускулярним уявленням про матерію, довелося запровадити поняття суцільного середовища, пов'язане по суті справи, вже не з корпускулярними, а з континуальними уявленнями про матерію. Так, для пояснення світлових явищ вводилося поняття ефіру – особливої ​​тонкої та абсолютно безперервної світлової матерії.
Ці факти, що не укладаються в русло механістичної картини світу, свідчили про те, що протиріччя між системою поглядів, що встановилася, і даними досвіду виявилися непримиренними. Фізика потребувала суттєвої зміни уявлень про матерію, зміни фізичної картини світу.

2.2. Електромагнітна картина світу.
У процесі тривалих роздумів про сутність електричних та магнітних явищ М. Фарадей прийшов до думки про необхідність заміни корпускулярних уявлень про матерію континуальними, безперервними. Він зробив висновок, що електромагнітне поле безперервно, заряди в ньому є точковими силовими центрами. Тим самим відпало питання про побудову механістичної моделі ефіру, розбіжності механістичних уявлень про ефір з реальними досвідченими даними про властивості світла, електрики та магнетизму.
Одним із перших ідеї Фарадея оцінив Максвелл (1831-1879). При цьому він наголошував, що Фарадей висунув нові філософські погляди на матерію, простір, час і сили, які багато в чому змінювали колишню механістичну картину світу.
Погляди на матерію змінювалися кардинально: сукупність неподільних атомів переставала бути кінцевою межею ділимості матерії, як таке приймалося єдине абсолютно безперервне нескінченне поле з силовими точковими центрами - електричними зарядами та хвильовими рухами в ньому.
і т.д.................

(структурні рівні організації матерії з погляду хімії).

Хімія – одна з галузей природознавства, предметом вивчення якої є хімічні елементи (атоми), утворені ними прості та складні речовини (молекули), їх перетворення та закони, яким підкоряються ці перетворення. За визначенням Д.І. Менделєєва (1871), "хімію в сучасному її стані можна назвати вченням про елементи". Походження слова "хімія" з'ясовано остаточно. Багато дослідників вважають, що воно походить від старовинного найменування Єгипту - Хемія (грец. Chemía, зустрічається у Плутарха), яке виробляється від "хем" або "хамі" - чорний і означає "наука чорної землі" (Єгипту), "єгипетська наука" .

Сучасна хімія тісно пов'язана як з іншими науками, і з усіма галузями народного господарства. Якісна особливість хімічної форми руху матерії та її переходів до інших форм руху обумовлює різнобічність хімічної науки та її зв'язків із галузями знання, вивчають і нижчі, і вищі форми руху. Пізнання хімічної форми руху матерії збагачує загальне вчення про розвиток природи, еволюцію речовини у Всесвіті, сприяє становленню цілісної матеріалістичної картини світу. Дотик хімії коїться з іншими науками породжує специфічні області взаємного їх проникнення. Так, області переходу між хімією та фізикою представлені фізичною хімією та хімічною фізикою. Між хімією та біологією, хімією та геологією виникли особливі прикордонні області – геохімія, біохімія, біогеохімія, молекулярна біологія. Найважливіші закони хімії формулюються математичною мовою і теоретична хімія також може розвиватися без математики. Хімія надавала і впливає на розвиток філософії і сама відчувала та відчуває її вплив. Історично склалися два основних розділи хімії: неорганічна хімія, що вивчає в першу чергу хімічні елементи та утворювані ними прості та складні речовини (крім сполук вуглецю), та органічна хімія, предметом вивчення якої є сполуки вуглецю з іншими елементами (органічні речовини). До кінця 18 ст. терміни "неорганічна хімія" і "органічна хімія" вказували лише на те, з якого "царства" природи (мінеральної, рослинної чи тваринної) виходили ті чи інші сполуки. Починаючи з 19 ст. ці терміни стали вказувати на присутність або відсутність вуглецю в цій речовині. Потім вони набули нового, більш широкого значення. Неорганічна хімія стикається насамперед геохімією і далі з мінералогією і геологією, тобто. з науками про неорганічну природу. Органічна хімія представляє галузь хімії, яка вивчає різноманітні сполуки вуглецю аж до найскладніших біополімерних речовин; через органічну та біоорганічну хімію Хімія межує з біохімією і далі з біологією, тобто. із сукупністю наук про живу природу. На стику між неорганічною та органічною хімією знаходиться область елементоорганічних сполук. У хімії поступово сформувалися уявлення про структурні рівні організації речовини. Ускладнення речовини, починаючи від нижчої, атомарної, проходить щаблі молекулярних, макромолекулярних, або високомолекулярних, сполук (полімер), потім міжмолекулярних (комплекс, клатрат, катенан), нарешті, різноманітних макроструктур (кристал, міцела) аж до невизначених нестехіометричних утворень. Поступово склалися та відокремилися відповідні дисципліни: хімія комплексних сполук, полімерів, кристалохімія, вчення про дисперсні системи та поверхневі явища, сплави та ін.

Вивчення хімічних об'єктів та явищ фізичними методами, встановлення закономірностей хімічних перетворень, виходячи із загальних принципів фізики, є основою фізичної хімії. До цієї галузі хімії відноситься ряд значною мірою самостійних дисциплін: термодинаміка хімічна, кінетика хімічна, електрохімія, колоїдна хімія, квантова хімія і вчення про будову і властивості молекул, іонів, радикалів, радіаційна хімія, фотохімія, вчення про каталіз, та ін. Самостійного характеру набула аналітична хімія, методи якої широко застосовуються у всіх галузях хімії та хімічної промисловості. В галузях практичного застосування хімії виникли такі науки та наукові дисципліни, як хімічна технологія з безліччю її галузей, металургія, агрохімія, медична хімія, судова хімія та ін.

Зовнішній світ, що існує незалежно від людини та її свідомості, є різними видами руху матерії. Матерія існує у вічному русі, мірою якого виступає енергія. Найбільш вивчені такі форми існування матерії як речовина та поле. Найменшою мірою наука проникла у сутність вакууму та інформації як можливих форм існування матеріальних об'єктів.

Під речовиною розуміють стійку сукупність частинок (атомів, молекул та інших.), які мають масою спокою. Поле сприймається як матеріальне середовище, що забезпечує взаємодію частинок. Сучасна наука вважає, що поле є потік квантів, що не володіють масою спокою.

Окружаючі людини матеріальні тіла складаються з різних речовин. При цьому тілами називають об'єкти реального світу, які мають масу спокою і займають певний обсяг простору.

Кожне тіло має свої фізичні параметри та властивості. А речовини, з яких вони складаються, мають хімічні та фізичні властивості. Як фізичні властивості можна назвати агрегатні стану речовини, щільність, розчинність, температура, колір, смак, запах та ін.

Розрізняють твердий, рідкий, газоподібний та плазмовий агрегатні стани речовини. У нормальних умовах (температура 20 градусів Цельсія, тиск 1 атмосфера) різні речовини перебувають у різних агрегатних станах. Наприклад: сахароза, хлорид натрію (сіль), сірка – це тверді тіла; вода, бензол, сірчана кислота – рідини; кисень, діоксид вуглецю, метан – гази.

Головним завданням хімії як науки є виявлення та опис таких властивостей речовини, які дозволяють перетворювати одні речовини на інші на основі хімічних реакцій.

Хімічні перетворення – це особлива форма руху матерії, яка зумовлена ​​взаємодією атомів, що призводить до утворення молекул, асоціантів та агрегатів.

З погляду хімічної організації атом є вихідним рівнем у загальній структурі матерії.

Хімія таким чином вивчає особливу «хімічну» форму руху матерії, характерною особливістю якої є якісне перетворення речовини.

Хімія - це наука, що вивчає перетворення одних речовин на інші, що супроводжується зміною їх складу і структури, а також досліджує взаємні переходи між цими процесами.

Термін «природознавство» означає знання про природу чи природознавство. Початок вивчення природи поклала натурфілософія («природознавство» у перекладі з німецької «naturphilosophie»; а в перекладі з латинської – «natura» – природа, «Sophia» – мудрість).

У результаті розвитку кожної науки, зокрема і хімії, розвивався математичний апарат, понятійний апарат теорій, удосконалювалася експериментальна база і техніка експерименту. Як наслідок виникла повна диференціація у предметах дослідження різних природничих наук. Хімія переважно досліджує атомний і молекулярний рівень організації матерії, що представлено на рис. 8.1.

Мал. 8.1. Рівні матерії, що вивчаються хімічною наукою

Основні поняття та закони хімії

В основі сучасного природознавства лежить принцип збереження матерії, руху та енергії. Сформульований М.В. Ломоносовим 1748 р. Цей принцип міцно увійшов у хімічну науку. У 1756 р. М.В. ломоносів, вивчаючи хімічні процеси, виявив сталість загальної маси речовин, що беруть участь у хімічній реакції. Це відкриття стало найважливішим законом хімії – законом збереження та взаємозв'язку маси та енергії. У сучасному трактуванні він формулюється так: маса речовин, які вступили в хімічну реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися в результаті реакції.

У 1774 р. знаменитий французький хімік А. Лавуазьє доповнив закон збереження маси уявленнями про незмінність мас кожного з речовин, що у реакції.

У 1760 р. М.В. Ломоносов сформулював закон збереження енергії: енергія не виникає з нічого і не зникає безвісти, вона перетворюється з одного виду на інший. Німецький вчений Р. Майєр у 1842 р. експериментально підтвердив цей закон. А англійський вчений Джоуль встановив еквівалентність різних видів енергії та роботи (1кал = 4,2 Дж). Для хімічних реакцій цей закон формулюється так: енергія системи, що включає речовини, що вступили в реакцію, дорівнює енергії системи, що включає речовини, що утворилися в результаті реакції.

Закон сталості складу відкрили французьким вченим Ж. Прустом (1801г.): всяке хімічно чисте індивідуальне речовина має завжди і той ж кількісний склад незалежно від його отримання. Іншими словами, як би не отримували воду - при згорянні водню або при розкладанні гідроксиду кальцію (Ca (OH)2) відношення мас водню та кисню в ній дорівнює 1:8.

У 1803р. Дж. Дальтон (англійський фізик і хімік) відкрив закон кратних відносин, згідно з яким, якщо два елементи утворюють між собою кілька сполук, то маси одного з елементів, що припадають на ту саму масу іншого, ставляться між собою як невеликі цілі числа. Цей закон є підтвердженням атомістичних уявлень про структуру матерії. Якщо елементи з'єднуються в кратних відносинах, то хімічні сполуки розрізняються на цілі атоми, які є найменшою кількістю елемента, що вступив у сполуку.

Найважливішим відкриттям хімії ХІХ століття є закон Авогадро. Внаслідок кількісних досліджень реакцій між газами французький фізик Ж.Л. Гей-Люссак встановив, що обсяги реагуючих газів відносяться між собою і до обсягів газоподібних продуктів, що утворюються, як невеликі цілі числа. Пояснення цьому факту і дає закон Авогадро (відкритий італійським хіміком А. Авогадро в 1811 р.): у рівних обсягах будь-яких газів, узятих за однакової температури і тиску, міститься однакова кількість молекул.

Закон еквівалентів часто застосовується у хімічних розрахунках. З закону сталості складу випливає, що взаємодія елементів один з одним відбувається у строго певних (еквівалентних) співвідношеннях. Тому термін еквівалент утвердився в хімічній науці як основне. Еквівалентом елемента називають таку його кількість, яка з'єднується з одним молем водню або замінює також кількість атомів водню в хімічних реакціях. Маса одного еквівалента хімічного елемента називається його еквівалентною масою. Уявлення про еквіваленти та еквівалентні маси застосовні і до складних речовин. Еквівалентом складної речовини називається така його кількість, яка взаємодіє без залишку з одним еквівалентом водню або з одним еквівалентом будь-якої іншої речовини. Формулювання закону еквівалентів було дано Ріхтером наприкінці XVIII століття: всі речовини реагують одна з одною у кількостях, пропорційних їх еквівалентам. Інше формулювання цього закону свідчить: маси (обсяги) речовин, що реагують одна з одною, пропорційні їх еквівалентним масам (обсягам). Математична запис цього закону має вигляд: m 1 : m 2 = Е 1 : Е 2 , де m 1 і m 2 - маси взаємодіючих речовин, Е 1 і Е 2 - еквівалентні маси цих речовин, виражені в кг/моль.

Важливу роль грає періодичний закон Д.І. Менделєєва, сучасне трактування якого свідчить, що порядок розташування та хімічні властивості елементів визначаються зарядом ядра.

Слайд 2

питання

1. Хімія як наука. 2. Алхімія як передісторія хімії. 3. Еволюція хімічної науки. 4. Ідеї Д. І. Менделєєва та А. М. Бутлерова. 5. Антропогенний хімізм та його вплив на довкілля.

Слайд 3

від єгипетського слова "хемі", що означало Єгипет, а також "чорний". Історики науки перекладають цей термін як "єгипетське мистецтво". хімія означає мистецтво виробляти необхідні речовини, у тому числі і мистецтво перетворювати звичайні метали на золото та срібло або їх сплави

Слайд 4

слово "хімія" походить від грецького терміна "хімос", який можна перекласти як "сік рослин". "Хімія" означає "мистецтво отримання соків", але сік, про який йдеться, може бути і розплавленим металом. Хімія може означати "мистецтво металургії".

Слайд 5

Хімія - розділ природознавства, що досліджує властивості речовини та їх перетворення

Основною проблемою хімії є одержання речовин із заданими властивостями. хімія неорганічна органічна досліджує властивості хімічних елементів та їх простих сполук: луги, кислоти, солі. вивчає складні сполуки на основі вуглецю - полімери, у тому числі створені людиною: гази, спирти, жири, цукру

Слайд 6

Основні періоди розвитку хімії

1. Період алхімії - з давніх-давен до XVI ст. нашої ери. Характеризується пошуками філософського каменю, еліксиру довголіття, алкагесту (універсального розчинника). 2. Період протягом XVI – XVIII століть. Створено теорії Парацельса, теорії газів Бойля, Кавендіша та ін., теорія флогістона Г. Шталя та теорія хімічних елементів Лавуазьє. Удосконалювалася прикладна хімія, пов'язана з розвитком металургії, виробництва скла та порцеляни, мистецтва перегонки рідин тощо. Наприкінці XVIII століття відбулося зміцнення хімії як науки, незалежної з інших наук.

Слайд 7

3. Перші шістдесят років ХІХ століття. Характеризується виникненням та розвитком атомної теорії Дальтона, атомно-молекулярної теорії Авогадро та формуванням основних понять хімії: атом, молекула та ін. 4. З 60-х років XIX століття до наших днів. Розроблено періодичну класифікацію елементів, теорію ароматичних сполук та стереохімію, електронну теорію матерії тощо. Розширився діапазон складових частин хімії як неорганічна хімія, органічна хімія, фізична хімія, фармацевтична хімія, хімія харчових продуктів, агрохімія, геохімія, біохімія і т.д.

Слайд 8

Алхімія

«Алхімія» - це арабізоване грецьке слово, яке розуміється як «сік рослин». 3 типи: греко-єгипетська, арабська, західноєвропейська

Слайд 9

Батьківщина алхімії – Єгипет.

Філософська теорія Емпедокла про чотири елементи Землі (вода, повітря, земля, вогонь). Відповідно до неї різні речовини Землі різняться лише з характеру поєднання цих елементів. Ці чотири елементи можуть змішуватися однорідні речовини. Найважливішою проблемою алхімії вважався пошук філософського каменю. Поліпшили процес очищення золота шляхом купеляції (нагріваючи багату золотом руду зі свинцем та селітрою). Виділення срібла шляхом сплавлення руди зі свинцем. Набула розвитку металургія звичайних металів. Відомий процес отримання ртуті.

Слайд 10

АРАБСЬКА АЛХІМІЯ

"хемі" в "аль-хімія" Джабір ібн Хайям описав нашатирний спирт, технологію приготування свинцевих білил, спосіб перегонки оцту для отримання оцтової кислоти; всі сім основних металів утворюються із суміші ртуті та сірки. ж

Слайд 11

ЗАХІДНОЄВРОПЕЙСЬКА АЛХІМІЯ

монах-домініканець Альберт фон Больштедт (1193-1280) – Альберт Великий детально описав властивості миш'яку, висловлював думку про те, що метали складаються з ртуті, сірки, миш'яку та нашатирю.

Слайд 12

британський філософ ХІІ ст. - Роджер Бекон (близько 1214 - після 1294). можливий винахідник пороху; писав про згасання речовин без доступу повітря, писав про здатність селітри вибухати з вугіллям, що горить.

Слайд 13

іспанський лікар Арнальдо де Вілланови (1240-1313) та Раймунд Лулія (1235-1313). спроби отримати філософський камінь та золото (невдало), виготовили бікарбонат калію. італійський алхімік кардинал Джованні Фіданця (1121-1274) – Бонавентура отримав розчин нашатирю в азотній кислоті найвидніший алхіміків був іспанцем, жив у XIV столітті – Гебера. описав сірчану кислоту, описав, як утворюється азотна кислота, відзначив властивість царської горілки впливати на золото, яке вважалося до тих пір не піддається зміні.

Слайд 14

Василь Валентин (XIV ст.) відкрив сірчаний ефір, соляну кислоту, багато сполук миш'яку та сурми, описав способи отримання сурми та її медичне застосування

Слайд 15

Теофраст фон Гогенгейм (Парацельс) (1493-1541) засновник ятрохімії - медичної хімії, досяг деякого успіху в боротьбі з сифілісом, одним із перших розробляв лікарські засоби для боротьби з розумовими розладами, йому приписують відкриття ефіру.

Переглянути всі слайди

Хімія– наука про речовини та їх перетворення, що супроводжуються зміною складу та будови речовини. Ці процеси здійснюються на межі мікро- та макросвіту.

Як самостійна наука хімія починає розвиватися із середини XVII століття. Науковому етапу розвитку хімії передував період алхімії. Це явище культури пов'язують із спробами отримати «досконалі» метали – золото і срібло – з «недосконалих» металів з допомогою гіпотетичного речовини – «філософського каменю» чи еліксиру. Незважаючи на очевидну неможливість здійснити це перетворення, алхімія стимулювала розвиток хімічних технологій (металургія, склоробство, виробництво кераміки, паперу, спиртних напоїв) та відкриття способів одержання нових хімічних речовин.

Науковий етап розвитку хімії прийнято ділити на чотири періоди, у кожному з якихформується концептуальна система знань:

а) вчення про склад речовини(сер. 17 – сер. 18 ст.) – вивчає залежність властивостей речовин від хімічного складу (склад молекули);

б) вчення про структуру речовини (структурна хімія)(сер. 18 – сер. 20 ст.) – вивчає залежність властивостей речовин від будови молекули;

в) вчення про хімічні процеси(Сер. 20 ст.) - Вивчаються механізми протікання хімічних реакцій, а також процеси їх прискорення (каталіз);

г) еволюційна хімія(останні 25-30 років) – вивчає хімічні процеси у живій природі, процеси самоорганізації хімічних систем.

3.1.1 Вчення про склад речовини

В основі класичної хімії лежить концепція атомізму, яка була сформульована ще в античній філософії Левкіпом, Демокрітом та Епікуром. На основі атомізму в середині 19 століття було сформульовано основні положення атомно-молекулярного вчення.

Речовини складаються з молекул. Молекула - найменша частка речовини, що має його хімічні властивості. Молекули відрізняються між собою складом, розмірами, фізичними та хімічними властивостями.

Молекули перебувають у безперервному русі; між ними існує взаємне тяжіння та відштовхування. Швидкість руху молекул залежить від агрегатного стану речовин.

При фізичних явищ склад молекул залишається незмінним, при хімічних реакціях з одних молекул утворюються інші.

Молекули складаються з атомів. Властивості атомів одного елемента від властивостей атомів інших елементів. Атоми характеризуються певними розмірами та масою. Маса атома, виражена в атомних одиницях маси (а.е.м.), називається відносною атомною масою.

1 а.е.м. = 1667 10 -27 кг.

Атомно-молекулярне вчення дозволило пояснити основні поняття та закони хімії. Поняття «хімічний елемент» запропонував Р. Бойль, позначення хімічних елементів символами запропонував 1814 р. Й. Берцеліус. Х імічний елемент- Певний вид атомів з однаковим зарядом ядра. Заряд ядра чисельно дорівнює порядковому номеру елемента у періодичній системі. В даний час відомо 118 хімічних елементів, з них 94 виявлені в природі, решта 24 отримані штучно в результаті ядерних реакцій.

атом- найменша частка хімічного елемента, що зберігає його хімічні властивості. Хімічні властивості елемента визначаються будовою його атома. Звідси випливає визначення атома, що відповідає сучасним уявленням: атом- це електронейтральна частка, що складається з позитивно зарядженого атомного ядра та негативно заряджених електронів.

Ізотопи- Атоми одного і того ж хімічного елемента, що мають різну масу і, відповідно, різна кількість нейтронів в ядрі. Ізотопи може бути стабільними, тобто. їх ядра не схильні до мимовільного розпаду, і радіоактивними, які здатні перетворюватися на атоми інших елементів доти, доки не утворюється стабільний ізотоп (Уран-238 Свинець-206).

Алотропія– здатність елементів існувати у вигляді різних простих речовин, що відрізняються фізичними та хімічними властивостями. Алотропія може бути результатом утворення молекул з різним числом атомів (наприклад, атомарний кисень O, молекулярний кисень O 2 і озон O 3) або утворення різних кристалічних форм (наприклад, графіт та алмаз). В результаті алотропії зі 118 елементів утворюється близько 400 простих речовин.

Молекулаце найменша частка даної речовини, що має її хімічні властивості. Поняття молекула запровадив італійський учений А.Авогадро. 1811 року він запропонував молекулярну теорію будови речовини.

Хімічні властивості молекули визначаються її складом та хімічною будовою. Розміри молекул визначаються їхньою масою і структурою і у великих молекул можуть досягати 10 -5 см. В даний час відомо понад 18 млн. видів молекул різних речовин.

Хімічна формула – це умовний запис складу речовини за допомогою хімічних знаків та індексів. Хімічна формула показує, атоми яких елементів та у якому відношенні з'єднані між собою у молекулі.

Основні хіні закони.

Закон збереження маси(М.В.Ломоносов, А.Л.Лавуазьє): маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворюються в результаті реакції. З точки зору атомно-молекулярного вчення в результаті хімічних реакцій атоми не зникають і не виникають, а відбувається їхнє перегрупування (хімічне перетворення). Оскільки число атомів до і після реакції залишається незмінним, їх загальна маса також змінюватися має. Виходячи із закону збереження маси, можна складати рівняння хімічних реакцій та за ними проводити розрахунки. Цей закон є основою кількісного хімічного аналізу.

На початку 20 століття формулювання закону збереження маси піддалося перегляду у зв'язку з появою теорії відносності (див. п.2.4.1), згідно з якою маса тіла залежить від його швидкості і, отже, характеризує як кількість матерії, а й її рух. Отримана тілом енергія E пов'язана із збільшенням його маси m співвідношенням E = m c 2 де з - швидкість світла. Це співвідношення немає у хімічних реакціях, т.к. 1 кДж енергії відповідає зміні маси приблизно на 10 -11 г m практично не може бути виміряно. Однак у ядерних реакціях, де зміна енергії Є в мільйони разів більше, ніж у хімічних реакціях, m слід враховувати.

Закон сталості складу речовини:

Згідно із законом сталості складу, будь-яка хімічно чиста речовина має постійний якісний та кількісний склад незалежно від способу її одержання. Якісний та кількісний склад речовини показує хімічна формула. Наприклад, незалежно від того, яким способом отримано речовину вода (Н 2 О), вона має постійний склад: два атоми водню та один атом кисню.

Із закону сталості складу випливає, що при утворенні складної речовини елементи з'єднуються один з одним у певних масових співвідношеннях.

В даний час встановлено, що цей закон завжди здійснений для сполук з молекулярною структурою. Склад же сполук з немолекулярною структурою (з атомною, іонною та металевою кристалічною решіткою) не є постійним і залежить від умов отримання.

Закон кратних відносин (Дж. Дальтон)- якщо два елементи утворюють один з одним кілька хімічних сполук, маси елементів співвідносяться між собою як невеликі цілі числа.

Наприклад: в оксидах азоту N 2 O, N 2 O 3 , NO 2 (N 2 O 4), N 2 O 5 число атомів кисню, що припадають на два атоми азоту, відносяться між собою як 1: 3: 4: 5.

Закон об'ємних відносин (Гей-Люссак)- обсяги газів, що вступають у хімічні реакції, та обсяги газів, що утворюються в результаті реакції, відносяться між собою як невеликі цілі числа. Отже, стехіометричні коефіцієнти в рівняннях хімічних реакцій молекул газоподібних речовин показують, у яких об'ємних відносинах реагують чи виходять газоподібні речовини. Наприклад:

2CO + O 2
2CO 2

При окисненні двох обсягів оксиду вуглецю (II) одним обсягом кисню утворюється 2 обсяги вуглекислого газу, тобто. об'єм вихідної реакційної суміші зменшується на 1 об'єм.

Закон Авогадро- у рівних обсягах будь-яких газів, взятих при одній і тій же температурі і при однаковому тиску, міститься одне й те число молекул. Відповідно до цього закону:

одне й те число молекул різних газів за однакових умов займає однакові обсяги;

1моль будь-якого ідеального газу за нормальних умов (0 ° C = 273 ° К, 1 атм = 101,3 кПа) займає однаковий об'єм 22,4 л.

Французький хімік А.Л. Лавуазьє вперше спробував систематизувати хімічні елементи відповідно до їхньої маси. Англійський хімік Дж.Дальтон ввів поняття атомна маса і став творцем теорії атомної будови. У 1804 році він запропонував таблицю відносних атомних мас водню, азоту, вуглецю, сірки та фосфору, прийнявши за одиницю атомну масу водню. В даний час атомна маса вимірюється щодо 1/12 маси атома ізотопу вуглецю.

Роботу з вивчення властивостей атомів продовжив Д.І. Менделєєв і в 1869 р. сформулював періодичний закон та розробив Періодичну систему хімічних елементів. Періодичний закон було сформульовано у такому вигляді: «Властивості простих тіл, і навіть форми і властивості сполук елементів перебувають у періодичної залежність від величини атомних ваг елементів». Як системотворчий фактор Д.І.Менделєєв використовував масу хімічного елементаУ періодичній системі Д.І. Менделєєва налічувалося 62 елементи.

Квантова механіка уточнила, що властивості хімічних елементів та їх сполук визначаються зарядом атомного ядра. Сучасне формулювання періодичного закону хімічних елементів:властивості простих речовин, а також форми та властивості сполук елементів знаходяться в періодичній залежності від величини заряду ядра атома і визначаються однотипними електронними конфігураціями їх атомів, що періодично повторюються.

Реакційна здатність атома хімічного елемента визначається кількістю електронів зовнішньої оболонці атома.

Валентність- властивості атомів одного елемента утворювати певну кількість зв'язків з атомами інших елементів. Здійснюють хімічні зв'язки між атомами електрони, розташовані на зовнішній оболонці та пов'язані з ядром найменш міцно. Їх назвали валентними електронами.Визначити валентність (кількість валентних електронів) можна за таблицею Д.І.Менделєєва, знаючи номер групи, в якій знаходиться хімічний елемент.

Електронегативність– властивість атома у поєднанні притягувати себе валентні електрони. Чим сильніше атом відтягує до себе електрони, тим більша його електронегативність. Ступінь окислення- Умовний заряд, який утворюється на атомі, якщо врахувати, що електрон при утворенні зв'язку переходить повністю до більш негативного атома. Максимальний ступінь окислення елемента визначається номером групи таблиці Менделєєва.

Атоми у молекулах пов'язані між собою хімічними зв'язками, які утворюються за рахунок перерозподілу валентних електронів між атомами. При утворенні хімічного зв'язку атоми прагнуть набути стійкої (завершеної) зовнішньої електронної оболонки. Хімічний зв'язок – вид фундаментальної електромагнітної взаємодії. Утворення хімічного зв'язку відбувається за рахунок тяжіння позитивних та негативних зарядів, які утворюються на атомі при втраті або зміщенні його електрона зі стаціонарної орбіти. Залежно від характеру взаємодії атомів розрізняють ковалентну, іонну, металеву та водневу хімічні зв'язки.

Ковалентний зв'язокздійснюється за рахунок утворення спільних електронних пар між двома атомами. Вона може бути полярною та неполярною. Іонний зв'язокє електростатичним тяжінням між іонами, які утворюються за рахунок повного зміщення електронної пари до одного з атомів. Металевий зв'язок -це зв'язок між позитивними іонами металів за допомогою загальної електронної хмари («електронного газу»).

Крім внутрішньомолекулярних зв'язків, утворюються і міжмолекулярні зв'язки. Міжмолекулярні взаємодії - взаємодії молекул між собою, що не призводять до розриву чи утворення внутрішньомолекулярних хімічних зв'язків. Від міжмолекулярних взаємодій залежить агрегатний стан речовини, структурні, термодинамічні, теплофізичні та інші властивості речовин. Приклад міжмолекулярного зв'язку є водневий зв'язок.

Водневий зв'язок - міжмолекулярний зв'язок, утворений за рахунок тяжіння електронегативного атома (F, O, N), і атома водню з частковим позитивним зарядом. Наприклад, водневий зв'язок реалізується між молекулами води, спирту, органічних кислот. Вона впливає на температуру кипіння речовини.

Водневий зв'язок може утворитися усередині молекул. Наприклад, внутрішньомолекулярні водневі зв'язки існують у молекулах нуклеїнових кислот, білків, поліпептидів та ін. та визначають структуру цих макромолекул.

Хімія- наука про перетворення речовин, що супроводжуються зміною їх складу та будови.

Явища, у яких з одних речовин утворюються інші, називаються хімічними. Природно, що, з одного боку, у цих явищахможна виявити чисто фізичнізміни, а, з іншого боку, хімічніявища завжди присутні у всіх біологічнихпроцесах. Таким чином, очевидна зв'язокхімії з фізикою та біологією.

Цей зв'язок, мабуть, був однією з причин того, чому хімія довго не могла стати самостійною наукою. Хоча вже Арістотельрозділяв речовини на прості та складні, чисті та змішані і намагався пояснити можливість одних перетворень та неможливість інших, хімічніявища в цілому він вважав якіснимизмінами і тому відносив до одного з пологів руху. ХіміяАрістотеля була частиною його фізики- Знання про природу ().

Інша причина несамостійності античної хімії пов'язана з теоретичністю, споглядальністю всієї давньогрецької науки загалом. У речах та явищах шукали незмінне – ідею. Теоріяхімічних явищ призводила до ідеї елемента() як якогось початку природи або до ідеї атомаяк неподільної частки речовини. Відповідно до атомістичної концепції, особливості форм атомів у багатьох їх поєднань зумовлюють різноманітність якостей тіл макросвіту.

Емпіричнийдосвід ставився у Стародавній Греції до області мистецтві ремесел. Він включав також і практичні знання про хімічнихпроцесах: виплавці металів з руд, фарбуванні тканин, виробленні шкіри.

Ймовірно, із цих стародавніх ремесел, відомих ще в Єгипті та Вавилоні, виникло «таємне» герметичне мистецтво Середньовіччя – алхімія, найпоширеніша в Європі в IX-XVI століттях.

Зародившись у Єгипті у III-IV століттях, цей напрямок практичної хімії було пов'язане з магією та астрологією. Метою її було розробити способи та засоби перетворення менш благородних речовин на більш благородні, щоб досягти реальної досконалості, як матеріальної, так і духовної. У ході пошуків універсальнихзасобів таких перетворень арабські та європейські алхіміки отримали багато нових та цінних продуктів, а також удосконалили лабораторну техніку.

1. Період зародження наукової хімії(XVII - кінець XVIII ст.; Парацельс, Бойль, Кавендіш, Шталь, Лавуазьє, Ломоносов). Характеризується тим, що хімія виділяється з природознавства як самостійна наука. Її цілі визначаються розвитком промисловості у Новий час. Проте теорії цього періоду, як правило, використовують або античні, або алхімічні уявлення про хімічні явища. Завершився період відкриттям закону збереження маси за хімічних реакцій.

Наприклад, ятрохіміяПарацельса (XVI ст.) була присвячена приготуванню ліків та лікуванню хвороб. Парацельс пояснював причини хвороб порушенням хімічних процесів у організмі. Як і алхіміки, він зводив різноманітність речовин до кількох елементів – носіїв основних властивостей матерії. Отже, відновлення їхнього нормального співвідношення прийомом ліків виліковує хворобу.

Теорія флогістонШталя (XVII-XVIII ст.) Узагальнювала безліч хімічних реакцій окислення, пов'язаних з горінням. Шталь припустив існування у всіх речовинах елемента "флогістон" - початку горючості.

Тоді реакція горіння має такий вигляд: пальне тіло → залишок + флогістон; Можливий і зворотний процес: якщо залишок наситити флогістоном, тобто. змішати, наприклад, з вугіллям, знову можна отримати метал.

2. Період відкриття основних законів хімії(1800-1860 рр.; Дальтон, Авогадро, Берцеліус). Підсумком періоду стала атомно-молекулярна теорія:

а) всі речовини складаються з молекул, які перебувають у безперервному хаотичному русі;

б) усі молекули складаються з атомів;

3. Сучасний період(Почався в 1860 рр.; Бутлеров, Менделєєв, Арреніус, Кекуле, Семенов). Характеризується виділенням розділів хімії як самостійних наук, і навіть розвитком суміжних дисциплін, наприклад, біохімії. У цей період було запропоновано періодичну систему елементів, теорію валентності, ароматичні сполуки, електрохімічну дисоціацію, стереохімію, електронну теорію матерії.

Сучасна хімічна картина світу виглядає так:

1. Речовини у газоподібному стані складаються з молекул. У твердому та рідкому стані з молекул складаються тільки речовини з молекулярними кристалічними ґратами (СО 2 , H 2 O). Більшість твердих тіл має структуру або атомну або іонну і існує у вигляді макроскопічних тіл (NaCl, CaO, S).

2. Хімічний елемент – певний вид атомів із однаковим зарядом ядра. Хімічні властивості елемента визначаються будовою його атома.

3. Прості речовини утворені з атомів одного елемента (N 2 Fe). Складні речовини чи хімічні сполуки утворені атомами різних елементів (CuO, H 2 O).

4. Хімічні явища чи реакції – це процеси, у яких одні речовини перетворюються на інші за будовою та властивостями без зміни складу ядер атомів.

5. Маса речовин, що вступають у реакцію, дорівнює масі речовин, що утворюються в результаті реакції (закон збереження маси).

6. Будь-яка чиста речовина незалежно від способу одержання завжди має постійний якісний та кількісний склад (закон сталості складу).

Основна задача хімії– одержання речовин із заздалегідь заданими властивостями та виявлення способів управління властивостями речовини.