Любые студенческие работы - ДОРОГО!

100 р бонус за первый заказ

Учение о составе возникло значительно раньше двух других концептуальных систем – уже в античной натурфилософии появляется понятие об элементах как о составных частях тел. Научная химия воспринимает это учение, но уже основанное на принципиально новых представлениях об элементах, как о неразложимых далее телах (частицах), из которых состоят все "смешанные тела" (соединения). Основной тезис учения о составе состоит в следующем: свойства вещества определяются его составом, т.е. тем, из каких элементов и в каком их соотношении образовано данное вещество. Объектом учения о составе является вещество как совокупность атомов. Первое научное определение химического элемента, когда еще не было открыто ни одного из них, сформулировал английский химик и физик Р.Бойль. Первым был открыт химический элемент фосфор в 1669 году, потом кобальт, никель и другие. Открытие французским химиком А.Л.Лавуазье кислорода и установление его роли в образовании различных химических соединений позволило отказаться от прежних представлений об «огненной материи» (флогистоне). Лавуазье впервые систематизировал химические элементы на базе имевшихся в 18 веке знаний. Эта систематизация оказалась ошибочной и в дальнейшем была усовершенствована Д.И.Менделеевым. В периодической системе Д.И.Менделеева насчитывалось 62 элемента, в 1930-е годы она заканчивалась ураном. В 1999 году было сообщено, что путем физического синтеза атомных ядер открыт 114-й элемент. Вопросы, связанные с химическими соединениями, длительное время не вызывали споров в среде химиков. Казалось очевидным, что именно относится к химическим соединениям, а что – к простым телам и смесям. Однако применение в последнее время физических методов исследования вещества позволило выявить физическую природу химии, т.е. внутренние силы, которые объединяют атомы в молекулы, представляющие собой прочную квантово-механическую целостность. Такими силами оказались химические связи, проявляющие волновые свойства валентных электронов. В результате химических и физических открытий претерпело изменение классическое определение молекулы. Молекула понимается как наименьшая частица вещества, которая в состоянии определять его свойства и в то же время может существовать самостоятельно. С открытием физиками природы химизма как обменного взаимодействия электронов химики совершенно по-другому стали рассматривать химическое соединение. Химическое соединение – понятие более широкое, чем «сложное вещество», которое должно состоять из двух и более разных химических элементов. Химическое соединение может состоять и из одного элемента. Структурная химия представляет собой уровень развития химических знаний, на котором доминирует понятие «структура», т.е. структура молекулы, макромолекулы, монокристалла. Структурная химия появляется в первой половине XIX-го века и исходит из следующего тезиса: свойства вещества определяются структурой молекулы вещества, т.е. её элементным составом, порядком соединения атомов между собой и их расположением в пространстве. «Структура – это устойчивая упорядоченность качественно неизменной системы, каковой является молекула». С возникновением структурной химии у химической науки появились неизвестные ранее возможности целенаправленного качественного влияния на преобразование вещества. Еще в 1857 немецкий физик Ф.А.Кекуле показал, что углерод четырехвалентен, и это дает возможность присоединить к нему до четырех элементов одновалентного водорода. Азот может присоединить до трех одновалентных элементов, кислород – до двух.  Эта схема натолкнула исследователей на понимание механизма получения новых химических соединений. В 60-80-е годы прошлого века появился термин «органический синтез». Из аммиака и каменноугольной смолы были получены анилиновые красители, а позднее – взрывчатые вещества и лекарственные препараты. Структурная химия дала повод для оптимистических заявлений, что химики могут все. Однако дальнейшее развитие химической науки и  основанного на ее достижениях производства показали более точно возможности и пределы структурной химии. Многие реакции органического синтеза на основе структурной химии давали очень низкие выходы необходимого продукта и большие расходы в виде побочных продуктов. Вследствие этого их нельзя было использовать в промышленном масштабе. Структурная химия неорганических соединений ищет пути получения кристаллов для производства высокопрочных материалов с заданными свойства, обладающих термостойкостью, сопротивлением агрессивной среде и другими качествами, предъявляемыми сегодняшним уровнем развития науки и техники. Решение этих вопросов наталкивается на различные препятствия. Выращивание, например, некоторых кристаллов требует исключения условий гравитации. Поэтому такие кристаллы выращивают в космосе, на орбитальных станциях.

Химические процессы представляют собой сложнейшее явление как в неживой, так и в живой природе. Эти процессы изучают химия, физика и биология.  Учение о химическом процессе, зародившееся во второй половине XIX в., исходит из посылки, что свойства вещества определяются его составом, структурой и организацией системы, в которой это вещество находится. Перед химической наукой стоит задача научиться управлять химическими процессами. Дело в том, что некоторые процессы не удается осуществить, хотя в принципе они осуществимы, другие трудно остановить – реакции горения, взрывы, а часть из них трудноуправляема, поскольку они самопроизвольно создают массу побочных продуктов. Для управления химическими процессами разработаны термодинамический и кинетический методы. Все проблемы, связанные с такими сложными процессами, как, например, получение аммиака, решает химическая кинетика. Она устанавливает зависимость химических реакций от различных факторов – от строения и концентрации реагентов, наличия катализаторов, от материала и конструкции реакторов и т.д. Все химические реакции имеют свойство обратимости, происходит перераспределение химических связей. Эволюционная химия. Химики давно пытались понять, каким образом из неорганической безжизненной материи возникает органическая как основа жизни на Земле. И.Я.Берцелиус первым установил, что основой живого является биокатализ, т.е. присутствие различных природных веществ в химической реакции, способных управлять ею. Современные химики считают, что на основе изучении химии организмов можно будет создать новое управление химическими процессами, а это позволит более экономично использовать имеющиеся в природе материалы и извлекать из них бóльшую пользу. Химики стремятся открыть секреты природы. Как она из такого ограниченного количества химических элементов и химических соединений образовала сложнейший высокоорганизованный комплекс – биосистему? В 1969 году появилась общая теория химической эволюции и биогенеза, выдвинутая ранее в самых общих положениях профессором Московского университета А.П.Руденко. В основе этой теории лежит утверждение о том, что процесс саморазвития химических катализаторов двигался в сторону их совершенствования, шел постоянный отбор все новых катализаторов с большей реактивной активностью. Открытый Руденко основной закон гласит, что эволюционные изменения катализатора происходят в том направлении, где проявляется его максимальная активность. Поэтому эволюционируют каталитические системы с большей активностью. Набирает теоретический и практический потенциал новейшее направление, расширяющее представления об эволюции химических систем, - нестационарная кинетика. На ее основе разрабатывается теория управления нестационарными процессами. Химическая наука на ее высшем эволюционном уровне углубляет представления о мире. Концепции эволюционной химии, в том числе о химической эволюции на Земле, о самоорганизации и самосовершенствовании химических процессов, о переходе от химической эволюции и биогенезу, являются убедительным аргументом, подтверждающим научное понимание происхождения жизни во Вселенной. Химическая эволюция на Земле создала все предпосылки для появления живого из неживой природы. А Земля оказалась в таких специфических условиях, что эти предпосылки смогли реализоваться. Жизнь во всем ее многообразии возникла на Земле самопроизвольно из неживой материи, она сохранилась и функционирует уже миллиарды лет. Жизнь полностью зависит от сохранения соответствующих условий ее функционирования. А это во многом зависит от самого человека.

Материалы по теме: