Chimia, ca una dintre științele care studiază fenomenele naturale, își are originea în Egiptul antic înainte de epoca noastră, una dintre țările cele mai avansate din punct de vedere tehnic din acele vremuri. Oamenii au primit primele informații despre transformările chimice făcând diverse meșteșuguri, atunci când vopseau țesături, topeau metal și făceau sticlă. Apoi au apărut anumite tehnici și rețete, dar chimia nu era încă o știință. Chiar și atunci, omenirea avea nevoie de chimie în principal pentru a obține din natură toate materialele necesare vieții umane - metale, ceramică, var, ciment, sticlă, coloranți, medicamente, metale prețioase etc. Din cele mai vechi timpuri, sarcina principală a chimiei a fost obținerea de substanțe cu proprietățile necesare.

În Egiptul antic, chimia era considerată o știință divină, iar secretele ei erau păzite cu grijă de preoți. În ciuda acestui fapt, unele informații s-au scurs din țară și au ajuns în Europa prin Bizanț.

În secolul al VIII-lea, în țările europene cucerite de arabi, această știință s-a răspândit sub denumirea de „alchimie”. Trebuie remarcat faptul că în istoria dezvoltării chimiei ca știință, alchimia caracterizează o întreagă epocă. Sarcina principală a alchimiștilor era să găsească „piatra filozofală”, presupus transformând orice metal în aur. În ciuda cunoștințelor extinse dobândite în urma experimentelor, concepțiile teoretice ale alchimiștilor au rămas în urmă cu câteva secole. Dar, din moment ce au efectuat diverse experimente, au reușit să facă mai multe invenții practice importante. Au început să fie folosite cuptoare, retorte, baloane, aparate pentru distilarea lichidelor. Alchimiștii au pregătit cei mai importanți acizi, săruri și oxizi, au descris metodele de descompunere a minereurilor și mineralelor. Ca teorie, alchimiștii au folosit învățăturile lui Aristotel (384-322 î.Hr.) despre cele patru principii ale naturii (frig, căldură, uscăciune și umiditate) și cele patru elemente (pământ, foc, aer și apă), adăugându-le ulterior solubilitate. (sare), combustibilitate (sulf) și metalicitate (mercur).

La începutul secolului al XVI-lea începe o nouă eră în alchimie. Originea și dezvoltarea sa este legată de învățăturile lui Paracelsus (1493-1541) și Agricola (1494-1555). Paracelsus a susținut că sarcina principală a chimiei este fabricarea medicamentelor, nu aur și argint. Paracelsus a avut mare succes sugerând ca anumite boli să fie tratate folosind compuși anorganici simpli în loc de extracte organice. Acest lucru i-a determinat pe mulți medici să se alăture școlii sale și să devină interesați de chimie, ceea ce a servit ca un impuls puternic pentru dezvoltarea acesteia. Agricola a studiat și mineritul și metalurgia. Lucrarea sa „Despre metale” a fost un manual despre minerit de mai bine de 200 de ani.

În secolul al XVII-lea, teoria alchimiei nu mai îndeplinea cerințele practicii. În 1661, Boyle a vorbit împotriva ideilor predominante în chimie și a supus teoria alchimiștilor la cele mai severe critici. El a identificat mai întâi obiectul central al cercetării în chimie: a încercat să definească un element chimic. Boyle credea că un element este limita de descompunere a unei substanțe în părțile sale componente. Descompunând substanțele naturale în constituenții lor, cercetătorii au făcut multe observații importante, au descoperit noi elemente și compuși. Chimistul a început să studieze ce constă în ce.

În 1700, Stahl a dezvoltat teoria flogistului, conform căreia toate corpurile capabile să ardă și să se oxideze conțin substanța flogiston. În timpul arderii sau oxidării, flogistonul părăsește organismul, care este esența acestor procese. În timpul dominației de aproape un secol a teoriei flogistului, au fost descoperite multe gaze, au fost studiate diferite metale, oxizi și săruri. Cu toate acestea, inconsecvența acestei teorii a împiedicat dezvoltarea ulterioară a chimiei.

În 1772-1777, Lavoisier, în urma experimentelor sale, a demonstrat că procesul de ardere este o reacție a combinației de oxigen din aer și o substanță care arde. Astfel, teoria flogistului a fost infirmată.

În secolul al XVIII-lea, chimia a început să se dezvolte ca știință exactă. La începutul secolului al XIX-lea Englezul J. Dalton a introdus conceptul de greutate atomică. Fiecare element chimic a primit caracteristica sa cea mai importantă. Teoria atomo-moleculară a devenit baza chimiei teoretice. Datorită acestei învățături, D. I. Mendeleev a descoperit legea periodică, numită după el și a alcătuit tabelul periodic al elementelor. În secolul 19 două ramuri principale ale chimiei au fost clar definite: organică și anorganică. La sfârșitul secolului, chimia fizică a luat contur ca o ramură independentă. Rezultatele cercetării chimice au fost din ce în ce mai utilizate în practică, iar acest lucru a condus la dezvoltarea tehnologiei chimice.

Evoluția chimiei poate fi reprezentată ca o schimbare succesivă a ideilor despre natura chimică a substanțelor și compușilor și a interacțiunilor chimice. În istoria dezvoltării științei chimice, cunoașterea proprietăților chimice la nivelul compoziției elementare, la nivelul structurii compușilor chimici, la nivelul reacțiilor chimice, a mers în multe privințe în paralel, dar într-un mod logic. În sensul sens, este recomandabil să prezentați aceste etape ca înlocuindu-se secvențial. În mod tradițional, se disting următoarele etape istorice în dezvoltarea chimiei: alchimia - din perioada civilizațiilor antice până în secolul al XVI-lea, perioada nașterii ideilor științifice din secolele XVII - XVIII, perioada formării științei. de chimie și legile ei de bază din secolul al XIX-lea, începutul secolului XX, modern - a doua jumătate a secolului XX.

Chimia a existat de mult timp și s-a dezvoltat sub forma unei pseudoștiințe - alchimie. Alchimia s-a născut din imposibilitatea unei analize cu adevărat științifice a cunoștințelor acumulate în acest domeniu și sub influența modului religios și mistic de a le înțelege. Alchimia în istoria chimiei este numită o perioadă lungă de dezvoltare a cunoștințelor chimice între 300 și 1600 d.Hr. În ciuda faptului că alchimia a stabilit inițial sarcini mistice: transmutarea (transformarea reciprocă) a elementelor și crearea elixirului nemuririi, ea a servit ca un impuls incontestabil pentru dezvoltarea științei chimice. Experiență practică în conducerea reacțiilor chimice, descrierea și analiza proprietăților compușilor chimici, descoperirea și tehnologia de obținere a celor mai importanți compuși chimici, cum ar fi acizii clorhidric și sulfuric - aceasta este o listă incompletă a principalelor realizări ale alchimiei.

Începutul formării chimiei veritabile este asociat cu activitatea Robert Boyle (1627-1691)- chimist și fizician englez. Boyle a dat dovadă de un scepticism conștient în raport cu stabilirea speculativă antică a elementelor. Nu întâmplător lucrarea sa fundamentală din 1661 a fost numită The Skeptic Chemist. După această lucrare, știința a început să fie numită chimie, iar oamenii de știință - chimiști. Căutarea naturii chimiei ar trebui să fie considerată etapa inițială în dezvoltarea chimiei. „Atomul” chimic, adică ceea ce determină proprietățile diferitelor substanțe și tipurile de reacții dintre ele. Acest lucru a fost numit mai târziu element .

Ideea unui element chimic își începe viața în gândirea greacă veche despre elementele izolate calitativ care alcătuiesc totul în jur. Evoluția acestei idei este o lungă perioadă descriptivă în dezvoltarea chimiei. Perioada în care știința în sensul deplin al cuvântului nu exista încă, dar cantitatea de cunoștințe împrăștiate despre diferite substanțe și compușii acestora se dezvolta rapid.

Ideea că proprietățile substanțelor depind de compoziția lor elementară, precum și faptul că lista elementelor trebuie găsită în experimente, a fost exprimată de aceeași Robert Boyle. El credea că un element este o substanță necompusă chimic. Singura metodă de descompunere chimică cunoscută la acea vreme era calcinarea. O astfel de metodă imperfectă, desigur, nu ar putea da rezultate corecte, având în vedere adevărul neîndoielnic al ideii în sine: să stabilească elementele nu în mod speculativ, ca filosofii naturali antici, ci empiric.

chimist francez Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) a făcut prima încercare de a clasifica elementele chimice. În 1789, Lavoisier a publicat o carte „Curs elementar de chimie”. Acest manual conținea o listă a tuturor elementelor cunoscute la acea vreme. El a enumerat 33 de elemente, printre care: Oxigen, sulf, fosfor, arsen, antimoniu, bismut, cobalt, cupru, staniu, fier, aur, plumb, mangan, mercur, molibden, platină, nichel, argint, wolfram și zinc. Dintre elementele chimice, Lavoisier a atribuit în mod eronat: lumină, calorică, magnezie, silice și alumină, a căror descompunere încă nu era cunoscută. În plus, Lavoisier a creat baza clasificării compușilor chimici, punând capăt arbitrarului în acest domeniu. Conform clasificării create de Lavoisier, compoziția substanțelor poate fi determinată după numele lor, de exemplu, clorura de calciu conține Ca și Cl . De asemenea, a fost dezvoltat un sistem de sufixe care arăta cantitatea relativă a unei anumite substanțe dintr-un compus.

La începutul secolului al XIX-lea, numărul elementelor chimice descoperite a început să crească rapid. Au fost descoperite elemente precum bor, paladiu, rodiu, ceriu, osmiu, iridiu, niobiu, tantal etc.. S-a pus întrebarea cu privire la numărul de elemente chimice și clasificarea lor. O serie de oameni de știință au înțeles elementele de bază ale unora dintre modelele care stau la baza listei de elemente chimice. Succesul decisiv în ordonarea elementelor chimice a căzut la lot D.I. Mendeleev , care și-a bazat clasificarea elementelor chimice pe masa atomică. Descoperirea legii periodice de către D.I. Mendeleev datează de la 1 martie (după noul stil) 1869, când a alcătuit un tabel „Experiența unui sistem de elemente bazat pe greutatea lor atomică și asemănarea chimică”. Mendeleev a dat forma finală mesei sale în 1871. Fiind încrezător în adevărul clasificării sale, el a prezis existența a trei elemente noi în locul golurilor din tabelul său. Mendeleev i-a numit ekabor, ekaaluminiu și ekasilicon. În sanscrită, prefixul „ eka"-înseamnă „la fel”. În 1875 Paul Emile Lecoq de Boisbordan (1838-1912) deschis galiu, în care Mendeleev și-a recunoscut ekaaluminiul. În 1979 Lars Frederik Nilsson (1840-1899) deschis scandiu, în care a fost recunoscut ecabor, iar în 1886 Clemens Alexander Winkler (1838-1904) deschis germaniu, identic cu siliciul. Adevărul opiniilor lui D.I. Mendeleev a fost astfel confirmat cu brio.

Legea periodică a lui D.I. Mendeleev s-a confruntat cu un test serios în legătură cu descoperirea la mijlocul - sfârșitul secolului al XIX-lea a așa-numitelor elemente de pământuri rare. Au avut proprietăți chimice similare și o valență de 3 și greutăți atomice similare. Motivele pentru asemănarea proprietăților chimice ale elementelor pământurilor rare la acel moment au eșuat. A apărut o problemă la plasarea articolelor nou deschise în tabel. Cam în aceeași oră s-au deschis gaze inerte- elemente cu valență zero. Ca urmare, 14 elemente de pământuri rare au fost plasate într-un grup suplimentar, iar gazele inerte au organizat o coloană independentă în tabel, care a căpătat astfel un aspect modern.

Ulterior s-a constatat că proprietățile chimice ale elementelor nu depind de masa atomică, ci de sarcina nucleului atomic. Formarea fizicii cuantice a făcut posibilă dezvăluirea esenței reale a legii periodice a lui Mendeleev și a deschis calea spre sinteza de noi elemente și izotopii acestora. În timpul vieții lui Mendeleev s-au cunoscut doar 62 de elemente chimice, iar în prezent sunt 112. Pe baza mecanicii cuantice s-au obținut răspunsuri la întrebarea numărului de elemente chimice posibile în condiții terestre, calea a fost indicat și s-a efectuat procesul de obținere a elementelor artificiale.

În acest fel, prima etapă în dezvoltarea chimiei (primul nivel conceptual al conceptelor chimice) poate fi numit nivelul de studiu al proprietăților chimice ale substanțelor, determinat de compoziția lor elementară. Istoria problemei elementului chimic este completată de crearea legii periodice și interpretarea ei modernă. Aceasta înseamnă că știința modernă este capabilă să răspundă la întrebările: ce este un element chimic? Cum sunt legate proprietățile elementului de structura sa internă? Care este numărul de izotopi posibili ai acestui element? si intrebari asemanatoare.

În cursul dezvoltării ideilor despre chimie, a devenit clar că proprietățile chimice ale substanțelor depind nu numai de elementele din care constau aceste substanțe, ci într-o măsură mult mai mare de modul în care aceste elemente sunt conectate.

Problema compusului chimic- aceasta este problema naturii legăturii chimice care unește atomii diferitelor substanțe într-un sistem mecanic cuantic - o moleculă. Majoritatea atomilor diferitelor substanțe nu pot exista independent. Doar moleculele pot exista independent în natură, deoarece numai într-o moleculă se obține stabilitatea unei substanțe datorită saturației învelișurilor de electroni ale atomilor săi. Este molecula care are proprietățile unei substanțe, inclusiv capacitatea de a intra în anumite reacții chimice.

În chimia modernă, există trei tipuri de legături chimice care decurg din diferite forme de rearanjare (socializare) a electronilor de valență: covalent, ionic și metalic.

legătură covalentă se realizează datorită formării perechilor de electroni, aparținând în mod egal ambilor atomi.

ionic- reprezintă atracţia electrostatică dintre ioni formată prin deplasarea completă a unei perechi de electroni către unul dintre atomi.

conexiune metalica există o legătură între ionii pozitivi din cristalele metalice, realizată datorită atracției electronilor care se deplasează liber prin cristal. Din punctul de vedere al chimiei moderne, cristalele și substanțele polimerice de dimensiune macroscopică reprezintă o moleculă gigantică.

A doua faza(nivel conceptual de cunoaștere a proprietăților chimice ale substanțelor) poate fi considerată dezvoltarea unor idei despre structura unui compus chimic (chimia structurală). Ca parte a acestei etape, chimiștii au trebuit să răspundă la întrebări precum: Cum și de ce se combină elementele pentru a forma compuși? Ce explică structura și stabilitatea compușilor? Care este structura compușilor complecși? etc. întrebări.

Chimia structurală își are originea în ideile chimistului englez J. Dalton (1766-1844). Setul Dalton legea raporturilor multiple, din care a rezultat direct că compușii chimici diferă ca compoziție prin atomi întregi. Moleculele formate din diferiți atomi au proprietăți diferite de cele ale elementelor care le alcătuiesc. Jens Jacob Berzelius (1779-1848)- Chimistul suedez credea că atomii diferitelor substanțe au sarcini electrice diferite, astfel încât combinarea lor într-o moleculă duce la neutralizarea parțială a sarcinilor. Datorită sarcinilor electrice în exces rămase, moleculele de substanțe pot organiza compuși chimici mai complecși. În 1852 un chimist englez Eduard Frankland (1825-1899) a prezentat o idee care mai târziu a devenit cunoscută sub numele de teorie valenţă(din lat. Valentina- putere).

Adevăratul fondator al chimiei structurale poate fi considerat un chimist german Friedrich August Kekule von Stradonitz (1829-1896), care a formulat principalele prevederi ale teoriei valenței. concept electroni de valență introdus de un alt fizician german Johannes Stark (1874-1957). Ideile lui F. Kekule și-au găsit o largă utilizare în chimia organică (moleculele de substanțe organice în general sunt mult mai complicate decât cele anorganice). Teoria valenței a făcut posibilă notarea nu numai alfabetice (formule generale), ci și formule structurale ale substanțelor chimice, care sunt mult mai informative decât cele alfabetice într-un număr de indicatori. Acest lucru a deschis posibilitatea topologiei chimice. chimist rus Alexandru Mihailovici Butlerov (1823-1886 ) a arătat că cu ajutorul formulelor structurale se poate explica clar existența izomerilor. Modificarea aranjamentului atomilor și grupărilor într-o moleculă duce la modificări semnificative ale proprietăților chimice ale compusului. Formulele structurale nu ar putea reflecta doar un tip deosebit de complex de izomerie - izomeria optică.

La sfârşitul secolului al XIX-lea, un danez Jacob Hendrik van't Hoff (1852-1911) a fost descoperită asimetria atomului de carbon tetravalent din compuşii organici. La sfârșitul secolului al XIX-lea, s-a stabilit opinia că izomeria optică spațială este caracteristică nu numai carbonului, ci și unor compuși care conțin azot, compuși de cobalt, crom, rodiu și o serie de alte metale. chimist elvețian Alfred Werner (1866-1919) creată teoria valenţelor secundare , care sunt generate de o modificare a configurației norilor de electroni în structura moleculară. Inițial s-a crezut că acestea diferă puternic de forțele de valență, dar ulterior s-a ajuns la opinia justificată că nu există diferențe semnificative între valențele primare și secundare. Pe baza acestei teorii, este explicată structura unor substanțe precum, de exemplu. hemoglobină, clorofilă.

Dezvoltarea în continuare a chimiei structurale este asociată cu intrarea în chimie a ideilor de mecanică cuantică. Începutul ideilor de chimie cuantică a fost pus de lucrări Fritz Londrași Walter Heitler, care a aplicat pătratul funcției de undă la calculele norilor de electroni din moleculele chimice. În secolul al XX-lea, chimia structurală a început să se folosească analiza difracției de raze X, spectroscopie și metodă rezonanță magnetică nucleară, care a făcut posibilă dezvăluirea structurii structurale a unui număr imens de molecule complexe de substanțe organice. S-au deschis noi modalități de a înțelege sinteza diferiților compuși chimici și de a descifra proprietățile acestora. Odată cu intrarea în chimie a teoriei valenței în forma sa mecanică cuantică, construcția variantelor spațiale ale moleculelor, înțelegerea de ce depind acestea și modul în care se formează configurațiile spațiale ale moleculelor complexe, se poate considera că problema un compus chimic în ansamblu a fost rezolvat. În prezent, domenii promițătoare ale chimiei structurale sunt: ​​sinteza de cristale de înaltă puritate cu proprietăți dorite și crearea de cristale cu defecte programabile.

A treia etapă dezvoltarea științei chimice a devenit doctrina proceselor chimice. Această etapă coincide cu nașterea industriei chimice. Procedura de obținere a anumitor substanțe este asociată cu studiul condițiilor reacțiilor dintre ele, adică. influența asupra posibilității și direcției reacției diferiților parametri fizici: temperatura, presiunea, concentratia etc. Această ramură a cunoștințelor chimice se numește termodinamica chimica si cinetica . În esență, această ramură a cunoașterii este granița dintre fizică și chimie, așa că această problemă a dat naștere dezvoltării unui nou domeniu de cunoaștere - Chimie Fizica.

Natura cursului reacțiilor chimice este diferită: unele dintre ele merg destul de ușor în condiții normale, în timp ce altele, dimpotrivă, sunt extrem de dificile. Multe reacții sunt reversibile, iar substanța rezultată revine imediat la starea inițială. Unele reacții chimice sunt aproape imposibil de oprit. De exemplu, reacția de explozie. Pentru a vă asigura că reacția se desfășoară într-o direcție dată, este necesar să o controlați. Există metode termodinamice pentru controlul reacțiilor chimice și metode cinetice.. Primii sunt responsabili în principal pentru posibilitatea și direcția proceselor, cei din urmă pentru viteza lor.

fizician american Josiah Gibbs Willard (1839-1903 ) a introdus conceptul energie liberă, care mai târziu a devenit cunoscută sub numele de energia Gibbs. Energia Gibbs este descrisă de ecuația G = H – TS, unde H este entalpie, S entropie, T- temperatura. Orice reacție chimică este însoțită de o modificare a energiei libere a sistemului. Se numește viteza de modificare a energiei libere cu o modificare a concentrației reactanților potential chimic sisteme. Gibbs a demonstrat că o reacție chimică spontană are loc de la un punct de potențial ridicat la un punct de potențial scăzut, ceea ce este analog cu transferul de temperatură de la un corp fierbinte la unul rece. În starea de echilibru chimic, sistemul are cea mai mică valoare a potențialului chimic Gibbs. O modificare a concentrațiilor substanțelor care reacţionează implică o modificare a energiei libere. Acest mecanism vă permite să controlați cursul reacțiilor chimice prin deplasarea echilibrului într-o direcție sau alta. În Europa, unde lucrează Gibbs nu au fost cunoscute de mult timp, baza teoriei metodelor termodinamice de control al proceselor chimice a fost creată de chimistul francez Henri Louis Le Chatelier (1850-1936), care a formulat principiul echilibrului în mișcare. Modificări de temperatură, presiune, concentrație - modalități de deplasare a echilibrului către reacția dorită și de a obține produsul dorit.

Metoda cinetică a fost testată de un academician al Academiei de Științe din Sankt Petersburg K.S. Kirchhoff (1764-1833), care a folosit pentru prima dată acidul sulfuric ca catalizator în reacția de obținere a zahărului din amidon. Bazele cineticii chimice au fost puse în anii '80 ai secolului al XIX-lea de către chimistul olandez. Van't Hoff, care a conectat vitezele de reacție cu concentrația de reactivi și temperatura. chimist fizician german Friedrich Wilhelm Ostwald (1853-1932), care a studiat la Universitatea din Dorpat (Tartus) și a lucrat o vreme ca profesor de chimie la Politehnica din Riga, pentru prima dată a determinat catalizator ca substanță care modifică viteza unei reacții, dar nu face parte din produsul final.

În secolul al XX-lea, a devenit clar că majoritatea (aproximativ 80 la sută) reacțiilor chimice au loc cu participarea catalizatorilor. Distinge: cataliză , accelerând procesul chimic și încetinindu-l - inhibitor . Industria chimică modernă folosește atât catalizatori, cât și inhibitori pentru a controla viteza și direcția unei reacții chimice.

Cinetica chimică studiază posibilitățile de control al reacțiilor chimice și dependența lor de mulți factori cinetici: structura reactivilor inițiali, concentrația lor, prezența catalizatorilor, metodele și ordinea amestecării reactivilor, materialul și designul reactorului etc. În secolul al XX-lea, succesul cineticii chimice a devenit deosebit de remarcabil în chimia organică, unde, odată cu descoperirea catalizatorilor organometalici, au devenit posibile multe reacții care anterior erau considerate impracticabile. Deci, în 1964, a fost descoperită reacția de sinteză a amoniacului pe catalizatori organometalici, care se desfășoară în condiții normale. În aceeași perioadă s-au dezvoltat reacții de polimerizare divinil și izopren, care au făcut posibilă obținerea cauciucurilor sintetice. Utilizarea catalizei a făcut posibilă implicarea organică parafineși cicloparafine- Substanțele sunt practic inactive din punct de vedere chimic. Pe baza acestor reacții se construiește producția de uleiuri sicante, lacuri, materiale plastice, combustibili și lubrifianți.

Una dintre formele de energie care afectează cursul reacțiilor chimice și poate fi obținută și din unele reacții este lumina. Domeniul chimiei care studiază efectul luminii asupra proceselor chimice se numește fotochimie.. În anii 30 ai secolului al XIX-lea. s-a dezvoltat tehnica fotografică. Esența chimică a fotografiei este următoarea: lumina reflectată de obiect cade pe compușii de argint, provocând descompunerea sa neuniformă (în funcție de cantitatea de lumină care a căzut). Reacția chimică ulterioară reduce compușii de argint la metal. În plus, acest proces este, de asemenea, inegal. Argintul care nu a avut timp să se recupereze este eliminat (reparare). În acest fel, se obține un negativ de imagine. Iradierea ulterioară prin negativul hârtiei acoperite cu compuși de argint duce prin același mecanism chimic la obținerea imaginii corecte (pozitive). Fotografia a devenit parte a vieții noastre, dar a fost și rămâne una dintre metodele utilizate pe scară largă în știință. Din științele fizice, ea a pășit, de exemplu, în criminalistica, teoria și practica procedurii penaleși alte activități de aplicare a legii.

Una dintre consecințele interesante ale producției chimice a fost producția de explozivi. În 1945 un elvețian Christian Friedrich Schönbein (1799-1868) a descoperit nitroceluloza - pulbere fără fum. Cu toate acestea, producția acestei substanțe a fost stabilită mult mai târziu. Frederic Augustus Abel (1872-1902). Pulberea modernă fără fum conține nitroglicerină, primit de italian Ascanio Sobrero (1812-1888). Ca și în cazul nitrocelulozei, a fost stabilită producția de nitroglicerină într-o formă sigură Alfred Bernard Nobel (1833-1896) care a numit amestecul rezultat dinamită. Căutări ulterioare în această direcție au condus la crearea de explozibili din ce în ce mai puternici și mai diversi, utilizați în tehnologia militară și inginerie modernă. Utilizarea realizărilor în chimie în scopuri militare coincide cu sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea: explozivi, gaze otrăvitoare, măști de gaze, producția de arme biologice (interzise în prezent), producția de agenți de război chimic.

Al patrulea nivel de cunoaștere a chimiei a fost nivelul de chimie evolutivă. Această etapă de dezvoltare a chimiei este posibilă cu un nivel adecvat de dezvoltare a biologiei și studiul caracteristicilor producției chimice în organismele vii.

Oamenii de știință au fost întotdeauna frapați de eficiența ridicată a reacțiilor chimice în materia vie și de rentabilitatea costurilor cu energie în astfel de reacții. Sinteza organică în biomolecule este atât de complexă și bine stabilită încât aceste molecule reproduc propriul lor fel cu un grad mare de acuratețe. Aceste caracteristici ale celor vii au condus la ideea necesității de a construi o chimie fundamental nouă și un nou control al proceselor chimice. Nu este necesar să repeți ceea ce este făcut de natură. Este necesar să înțelegem și să folosiți principiile care deschid posibilitatea unor reacții similare cu cele desfășurate la organismele vii. Legătura dintre chimie și biologia moleculară în aceste domenii de studiu a condus la dezvoltarea unei ramuri conexe de cercetare - biochimie.

În anii 1960 au fost descoperite cazuri de auto-îmbunătățire a catalizatorilor în timpul reacției, în timp ce catalizatorii au fost de obicei dezactivați în timpul reacției, adică. și-au pierdut utilitatea. Deci, una dintre cele mai importante idei ale științei moderne a intrat în chimie - ideea de auto-organizare evolutivă .

În procesul de studiu a istoriei chimiei naturale de pe Pământ, s-a constatat că în primele etape ale chimiei terestre, nu a existat deloc cataliza, iar apariția sa este asociată cu cursul reacțiilor biochimice în condiții de deficit de energie.. Dezvoltarea catalizei bioorganice a căpătat o amploare specială cu acumularea unui număr suficient de sisteme organice. Pe parcursul evoluției sistemelor biochimice au fost selectați și folosiți catalizatori din ce în ce mai eficienți; în final, a apărut un mecanism de autodezvoltare și autoorganizare a sistemelor catalitice. Catalizatorii organici pot crește viteza de reacție de miliarde de ori. Dar principalul lucru este că materia vie îmbunătățește continuu eficiența sistemelor sale catalitice.

În chimia evolutivă care s-a dezvoltat în a doua jumătate a secolului XX, două direcții principale: substrat și funcțional.

Primul se concentrează pe materiale – purtători ai biochimiei. Deci, de exemplu, se remarcă faptul că din 8 milioane de compuși chimici cunoscuți până în prezent, 96% sunt organici. În construcția marii majorități a acestora, natura a folosit puțin mai mult de o duzină de elemente ale tabelului periodic. De o importanță deosebită în natură sunt substanțele destul de răspândite în spațiu, fiecare dintre acestea fiind utilizată în conformitate cu capacitățile sale interne.

Ca urmare a evoluției, a existat nu numai o selecție de elemente chimice care sunt utilizate efectiv de biochimia naturii, ci și o selecție a compușilor corespunzători. Cel mai bun exemplu în acest sens este că din 100 de aminoacizi cunoscuți, doar 20 sunt incluși în proteine, doar patru lanțuri nucleotidice de ADN și ARN stau la baza acelor aminoacizi care sunt responsabili de ereditate și reglează sinteza proteinelor în organismele vii.

A doua direcție chimia evoluționistă se concentrează pe elementele funcționale ale biochimiei - mecanismele de control al selecției reacțiilor biochimice în timpul evolutie prebiologica.

Atenția principală este acordată autodezvoltării sistemelor catalitice și catalitice.

În 1969, a fost formulată o teorie generală a evoluției chimice și a biogenezei, prezentată de un profesor la Universitatea din Moscova. A.P. Rudenko. Esenţa acestei teorii este afirmaţia că catalizatorii sunt substanța în evoluție. În cursul evoluției, există o selecție de structuri și compuși care au cea mai mare activitate. în care reacție de bazăînsuși suferă o serie de modificări: este împărțit într-un număr de etape intermediare, fiecare dintre acestea, la rândul lor, crește eficiența noilor catalizatori. În acest caz, reacția de bază acționează ca un furnizor de energie, oferind posibilitatea propriei dezvoltări proprii.

Această teorie a introdus conceptul sistem catalitic deschis elementar – EOCS. Interacționând cu factorii de mediu, EOCS reacționează la aceștia ca întreg. În acest caz, sunt posibile modificări reversibile și ireversibile în ordinea funcționării acestuia (mecanismul de implementare a procesului de schimb de bază, în funcție de natura catalizatorului și a procesului). Cu modificări reversibile, după încetarea acțiunii factorului perturbator, sistemul revine la ordinea anterioară. Cu modificări ireversibile ale naturii EOCS, sistemul dobândește un nou tip stabil de funcționare.

De mare importanță pentru trecerea de la neviu la viu este formarea de noi funcții EOCS la depășirea limitelor dezvoltării. Există două limite - temperatura si concentratia. La depășirea primei se formează proprietatea de multiplicare a funcțiilor catalitice (proprietate de creștere uniformă); la depășirea celui de-al doilea, se formează proprietatea de replicare spațială exactă a EOCS ca întreg (proprietatea reproducerii). În acest caz, se atinge limita generală a evoluției chimice. Procesul evolutiv ulterior duce la faptul că evoluția chimică se transformă în una biologică, EOCS neînsuflețit se transformă în cele mai simple sisteme vii.

Conținutul conceptual al tabloului chimic al lumii este legat, așadar, de suma ideilor despre natura chimiei anorganice și organice. Chimia la nivel de element, la nivel de compus și structură, la nivelul unui proces chimic, și chimia la nivel de autoorganizare chimică - acestea sunt în prezent metode cunoscute de manifestare a naturii chimice a substanțelor. Aceste metode oferă toată varietatea proceselor chimice naturale și stau la baza producției chimice moderne, al cărei rol din a doua jumătate a secolului al XX-lea în viața omenirii nu poate fi comparat decât cu rolul de a stăpâni focul sau de a inventa roata. Nu există o singură ramură a economiei și producției moderne în care realizările chimiei să nu fie folosite. Baza bazelor industriei grele - extracția și prelucrarea metalelor se bazează pe realizările chimiei, aceasta este aliarea oțelurilor și procesul de topire în sine și producția de aliaje. Producția de combustibili și lubrifianți, fără de care funcționarea civilizației moderne este imposibilă, este un proces care se află în întregime sub controlul chimiei. Producția de materiale plastice, semiconductori și alte cristale, medicamente, înlocuitori artificiali pentru organe și țesuturi, energie termică și nucleară - aceasta nu este o listă completă a profesiilor chimice. Metodele fizico-chimice și pur chimice sunt utilizate pe scară largă în examinările medico-legale (examinarea substanțelor și materialelor). Activitatea de aplicare a legii nu poate decât să-și pună în slujba cele mai recente realizări ale științei. Chimia modernă oferă investigatorilor cele mai avansate metode de analiză chimică, fizico-chimică și chimico-biologică.

Literatura de baza:

Naidysh V.M. Concepte ale științelor naturii moderne: Manual.- Ed. a 3-a, revizuită. și suplimentar - M .: Alfa-M; INFRA-M, 2007.-704s.

Naidysh V.M. Concepte ale științelor naturii moderne: manual - ed. a II-a, revăzută. si suplimentare – M.: Alfa-M; INFRA-M, 2005.- 662s.

Gorbaciov V.V. Concepte ale științelor naturii moderne: Proc. Un manual pentru studenți / V.V. Gorbaciov .- M .: Editura SRL ONYX Secolul XXI: Editura SRL Mir și Educația, 2003.- 592 p.: ill.

Ruzavin G.I. Concepte ale științelor naturale moderne: un manual pentru universități. - M .: Cultură și sport, UNITI, 1997.

Karpenkov S.Kh. Concepte de științe naturale moderne: un manual pentru universități.- M .: Cultură și sport, UNITI, 1997. - 520p.

Concepte de științe naturale moderne: Manual pentru universități / V.N. Lavrinenko, V.P. Ratnikov, V.F. Porumbel și alții; Ed. prof. V.N. Lavrinenko, prof. V.P. Ratnikova.- M.: Cultură și sport, UNITI, 1997.- 271p.

Naidysh V.M. Concepte ale științelor naturii moderne: Proc. Alocaţie.- M.: Gardariki, 1999.-476s.

Grushevitskaya T.G., Sadokhin A.P. Concepte ale științelor naturii moderne: Proc. Manual - M .: Vyssh.shk., 1998. - 383 p.

Danilova V.S., Kozhevnikov N.N. Concepte de bază ale științelor naturale moderne: manual. Manual pentru universități.- M.: Aspect Press, 2001.- 256p.

Kokin A.V. Concepte de ştiinţă naturală modernă: Manual - M .: „Editura PRIOR”, 1998.- 208p.

Dubnishcheva T.Ya. Concepte ale științelor naturale moderne. Manual editat de Acad. RAS M.F. Jukov. - Novosibirsk: Editura YuKEA LLC, 1997.- 832p.

Literatură suplimentară:

Probleme filozofice moderne ale științelor naturale, tehnice și sociale: un manual pentru studenții absolvenți și solicitanții la gradul de candidat în științe / ed. ed. Dr. Filosofie. științe, prof. V.V. Mironov. M.: Gardariki, 2006.- 639s.

Azimov A. O scurtă istorie a chimiei: dezvoltarea ideilor și conceptelor în chimie / Per. din engleza. Z. Gelman. - Sankt Petersburg: Amfora, 2000.- 269p.

Curs 7 Structuri biologice și organizarea sistemelor biologice (conceptul de niveluri structurale ale vieții)

1. Istoria biologiei și conceptele de bază ale biologiei moderne

2. Vii și nevii. Biochimia elementară a vieții

3. Conceptul de niveluri structurale ale vieții – constituirea cunoștințelor biologice

Originea științei substanțelor poate fi atribuită erei antichității. Grecii antici cunoșteau șapte metale și alte câteva aliaje. Aurul, argintul, cuprul, staniul, plumbul, fierul și mercurul erau substanțele cunoscute la acea vreme. Istoria chimiei a început cu cunoștințe practice. Înțelegerea lor teoretică a fost întreprinsă mai întâi de diverși oameni de știință și filozofi - Aristotel, Platon și Empedocles. Primul dintre ei credea că fiecare dintre aceste substanțe poate fi transformată în alta. El a explicat acest lucru prin existența materiei primare, care a servit drept începutul tuturor începuturilor.

filozofia antică

Se credea, de asemenea, că baza fiecărei substanțe din lume este o combinație de patru elemente - apă, foc, pământ și aer. Aceste forțe ale naturii sunt responsabile de În același timp, în secolul al V-lea. î.Hr e. a apărut teoria atomismului, ai cărei fondatori au fost Leucip și studentul său Democrit. Această doctrină susținea că toate obiectele sunt formate din particule minuscule. Se numesc atomi. Și deși această teorie nu a găsit confirmare științifică în antichitate, această doctrină a devenit un ajutor pentru chimia modernă în

alchimia egipteană

În jurul secolului al II-lea î.Hr. e. Alexandria egipteană a devenit noul centru al științei. De aici a apărut alchimia. Această disciplină a luat naștere ca o sinteză a ideilor teoretice ale lui Platon și a cunoștințelor practice ale elenilor. Istoria chimiei din această perioadă se caracterizează printr-un interes sporit pentru metale. Pentru ei, denumirea clasică a fost inventată sub forma planetelor și corpurilor cerești cunoscute atunci. De exemplu, argintul a fost descris ca Luna, iar fierul ca Marte. Întrucât știința la acea vreme era inseparabilă de religie, alchimia, ca orice altă disciplină științifică, avea propriul zeu patron (Thoth).

Unul dintre cei mai importanți cercetători ai vremii a fost Bolos of Mendes, care a scris tratatul „Fizică și misticism”. În ea, el a descris metale și pietre prețioase (proprietățile și valoarea lor). Un alt alchimist Zosim Panopolit a explorat în lucrările sale căi artificiale de a obține aur. În general, istoria apariției chimiei a început odată cu căutarea acestui metal nobil. Alchimiștii au încercat să obțină aur prin experimente sau magie.

Alchimiștii egipteni au studiat nu numai metalele în sine, ci și minereurile din care erau extrase. Așa a fost descoperit amalgamul. Acesta este un tip de aliaj de metale cu mercur, care a ocupat un loc special în viziunea asupra lumii a alchimiștilor. Unii îl considerau o substanță primordială. Descoperirea unei metode de purificare a aurului cu ajutorul plumbului și salitrului poate fi pusă pe seama aceleiași perioade.

descoperiri arabe

Dacă istoria chimiei a început în țările elenistice, atunci ea a continuat câteva secole mai târziu în timpul epocii de aur arabe, când oamenii de știință ai tinerei religii islamice se aflau în fruntea științei umane. Acești cercetători au descoperit multe substanțe noi, precum antimoniul sau fosforul. Majoritatea cunoștințelor unice au fost aplicate în medicină și farmacie pentru a dezvolta medicamente și poțiuni. Este imposibil să schițați istoria dezvoltării chimiei fără a menționa piatra filosofală - o substanță mitică care vă permite să transformați orice substanță în aur.

În jurul anului 815, alchimistul arab Jabir ibn Hayyan a formulat teoria mercurului-sulfului. Ea a explicat originea metalelor într-un mod nou. Aceste principii au devenit fundamentale pentru alchimia nu numai a școlii arabe, ci și a școlii europene.

alchimiștii europeni din Evul Mediu

Datorită cruciadelor și a contactului mai mare dintre Est și Vest, savanții creștini au fost în sfârșit conștienți de descoperirile musulmane. Începând cu secolul al XIII-lea, europenii au fost cei care au ocupat o poziție de lider încrezător în studiul substanțelor. Istoria chimiei medievale datorează mult lui Roger Bacon, Albert cel Mare, Raymond Lull etc.

Spre deosebire de știința arabă, studiile europene au fost impregnate de spiritul mitologiei și religiei creștine. Mănăstirile au devenit principalele centre pentru studiul substanțelor. Una dintre primele realizări majore ale călugărilor a fost descoperirea amoniacului. A fost primit de celebrul teolog Bonaventura. Descoperirile alchimiștilor au avut un impact redus asupra societății până când Roger Bacon a descris praful de pușcă în 1249. De-a lungul timpului, această substanță a revoluționat câmpul de luptă și muniția armatelor.

În secolul al XVI-lea, alchimia a primit un impuls ca disciplină medicală. Cele mai cunoscute sunt lucrările lui Paraltses, care a descoperit multe medicamente.

timp nou

Reforma și apariția New Age nu au putut decât să afecteze și chimia. A scăpat din ce în ce mai mult de nuanțe religioase, devenind o știință empirică și experimentală. Pionierul acestei direcții a fost cel care și-a stabilit un obiectiv specific pentru chimie - să găsească cât mai multe elemente chimice, precum și să studieze compoziția și proprietățile acestora.

În 1777, Antoine Lavoisier a formulat teoria arderii oxigenului. A devenit fundamentul creării unei noi nomenclaturi științifice. Istoria chimiei, descrisă pe scurt în manualul său „Curs elementar de chimie”, a făcut o descoperire. Lavoisier a alcătuit un nou tabel al celor mai simple elemente, bazat pe legea conservării masei. Ideile și conceptele despre natura substanțelor s-au schimbat. Acum chimia a devenit o știință rațională independentă, bazată doar pe experimente și dovezi reale.

secolul al 19-lea

La începutul secolului al XIX-lea, el a formulat teoria atomică a structurii substanțelor. De fapt, el a repetat și a aprofundat învățăturile vechiului filozof Democrit. În viața de zi cu zi, a apărut un astfel de termen precum masa atomică.

Odată cu descoperirea de noi legi, istoria dezvoltării chimiei a primit un nou impuls. Pe scurt, la cumpăna dintre secolele XVIII și XIX. au apărut teorii matematice și fizice care explicau ușor și logic diversitatea substanțelor de pe planetă. Descoperirea lui Dalton a fost confirmată atunci când omul de știință suedez Jens Jakob Berzelius a legat atomii de polaritatea electricității. De asemenea, a introdus în uz denumirile substanțelor cunoscute astăzi sub forma literelor latine.

Masă atomică

În 1860, la un congres de la Krlsruhe, chimiști din întreaga lume au recunoscut ca fundamentală teoria atomo-moleculară propusă de Stanislao Cannizzaro. Cu ajutorul acestuia, a fost calculată masa relativă a oxigenului. Așadar, istoria chimiei (este foarte greu de descris pe scurt) a parcurs un drum lung în câteva decenii.

Masa atomică relativă a făcut posibilă sistematizarea tuturor elementelor. În secolul al XIX-lea, au fost propuse multe opțiuni pentru a face acest lucru în cel mai convenabil și practic mod. Dar omul de știință rus Dmitri Mendeleev a reușit cel mai bine. Elementele sale, propuse în 1869, au devenit fundamentul chimiei moderne.

Chimia modernă

Câteva decenii mai târziu, a avut loc și fenomenul de radioactivitate. Acest lucru a confirmat ipotezele de lungă durată cu privire la divizibilitatea atomului. În plus, aceste descoperiri au dat impuls dezvoltării unei discipline de frontieră între chimie și fizică. Au apărut modele ale structurii atomului.

O scurtă schiță a istoriei dezvoltării chimiei nu se poate face fără a menționa mecanica cuantică. Această disciplină a influențat conceptul de legături în materie. Au apărut noi metode de analiză a cunoștințelor și teoriilor științifice. Acestea au fost diferite variații ale spectroscopiei și utilizarea razelor X.

În ultimii ani, istoria dezvoltării chimiei, descrisă pe scurt mai sus, a fost marcată de rezultate excelente în legătură cu biologia și medicina. Noile substanțe sunt utilizate în mod activ în medicamentele moderne etc. Structura proteinelor, ADN-ului și a altor elemente importante din interiorul organismelor vii a fost studiată. O scurtă schiță a istoriei dezvoltării chimiei poate fi completată cu descoperirea a tot mai multe substanțe noi în tabelul periodic, care sunt obținute experimental.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http://www.allbest.ru/

Chimia este una dintre cele mai vechi stiinte.Omul a observat mereu schimbari in jurul sau, cand unele substante au dat viata altora sau si-au schimbat brusc forma, culoarea, mirosul.

Cu mult înainte de apariția unei noi ere, oamenii știau deja cum să extragă metale din minereuri, să vopsească țesăturile și să ardă argila; legat de chimie.

Originile chimiei. Alchimie

Primii chimiști au fost preoții egipteni. Ei dețineau multe secrete chimice nerezolvate până acum. Acestea, de exemplu, includ tehnici de îmbălsămare a trupurilor faraonilor morți și ale egiptenilor nobili, precum și metode de obținere a unor vopsele. Astfel, culorile albastru și albastru ale vaselor găsite în timpul săpăturilor, realizate de meșteșugarii egipteni antici, continuă să fie strălucitoare, deși au trecut câteva mii de ani de când au fost realizate.

Unele industrii chimice au existat în antichitate în Grecia, Mesopotamia, India și China.

În secolul III î.Hr., material semnificativ a fost deja adunat și descris. De exemplu, în celebra Bibliotecă din Alexandria, care era considerată una dintre cele șapte minuni ale lumii și era formată din 700 de mii de cărți scrise de mână, au fost stocate și multe lucrări despre chimie. Ei au descris procese precum calcinarea, sublimarea, distilarea, filtrarea etc. Informațiile chimice individuale acumulate de-a lungul multor secole au făcut posibilă efectuarea unor generalizări despre natura substanțelor și fenomenelor.

De exemplu, filozoful grec Democrit, care a trăit în secolul al V-lea î.Hr., a sugerat pentru prima dată că toate corpurile constau din cele mai mici, invizibile, indivizibile și veșnic în mișcare particule solide de materie, pe care le-a numit atomi. Aristotel în secolul al IV-lea î.Hr. credea că baza naturii înconjurătoare este materia primară eternă, care se caracterizează prin patru calități principale: căldură și frig, uscăciunea și umiditatea. Aceste patru calități, în opinia sa, ar putea fi separate de prima materie sau adăugate la ea în orice cantitate.

Învățătura lui Aristotel a fost baza ideologică pentru dezvoltarea unei ere separate în istoria chimiei, epoca așa-numitei alchimie.

Alchimia (latina târzie Alchemia, alchimia, alchimia), o direcție pre-științifică în chimie, își are originea în secolele III-IV î.Hr. Numele său merge înapoi din arabă până la greacă shemeia de la cheo - turn, turn, ceea ce indică legătura alchimiei cu arta topirii și turnării metalelor. O altă interpretare este din hieroglifa egipteană hmi, adică pământ negru (fertil), spre deosebire de nisipurile sterpe. Această hieroglifă denota Egiptul, locul de unde alchimia, care a fost adesea numită „arta egipteană”, poate să fi luat naștere. Arabii au oferit acestui cuvânt prefixul lor arab „al” și astfel s-a format cuvântul alchimie. Pentru prima dată termenul „alchimie” se găsește în manuscrisul lui Julius Firmicus, un astrolog al secolului al IV-lea.

Alchimiștii considerau ca sarcina cea mai importantă să fie transformarea (transmutarea) metalelor comune în metale nobile (valoroase), care, de fapt, a fost sarcina principală a chimiei până în secolul al XVI-lea. Această idee s-a bazat pe ideile filozofiei grecești că lumea materială este formată din unul sau mai multe „elemente primare” care, în anumite condiții, se pot transforma unele în altele. Răspândirea alchimiei se încadrează în secolele IV-XVI, vremea dezvoltării nu numai alchimiei „speculative”, ci și a chimiei practice. Nu există nicio îndoială că aceste două ramuri ale cunoașterii s-au influențat reciproc. Nu e de mirare că celebrul chimist german Liebig a scris despre alchimie că „niciodată nu a fost altceva decât chimie”.

Astfel, alchimia este pentru chimia modernă ceea ce astrologia este pentru astronomie. Sarcina alchimiștilor medievali era să pregătească două substanțe misterioase cu ajutorul cărora se putea obține rafinamentul dorit al metalelor. Cel mai important dintre aceste două preparate, care trebuia să aibă proprietatea de a se transforma în aur nu numai argint, ci și metale precum plumbul, mercurul etc., a fost numită piatra filosofală, leul roșu, marele elixir. A mai fost numit oul filozofic, tinctura roșie, panaceul și elixirul vieții. Acest remediu trebuia nu numai să înnobileze metalele, ci și să servească drept medicament universal, soluția sa, așa-numita băutură de aur, trebuia să vindece toate bolile, să întinerească corpul vechi și să prelungească viața.

Un alt remediu misterios, deja secundar în proprietățile sale, numit leul alb, tinctură albă, s-a limitat la capacitatea de a transforma toate metalele de bază în argint.

Egiptul antic este considerat locul de naștere al alchimiei. Alchimiștii înșiși și-au început știința de la Hermes Trismegistus (alias zeul egiptean Thoth), și de aceea arta de a face aur a fost numită ermetică. Alchimiștii și-au sigilat vasele cu un sigiliu cu imaginea lui Hermes - de unde și expresia „închis ermetic”.

A existat o legendă că îngerii le-au învățat pe femeile pământești cu care s-au căsătorit cu arta de a transforma metalele „simple” în aur, așa cum este descris în Cartea Genezei și în Cartea profetului Enoh din Biblie. Această artă a fost expusă într-o carte numită Hema. Savantul arab al-Nadim (secolul al X-lea) credea că întemeietorul alchimiei a fost Hermes cel Mare, originar din Babilon, care s-a stabilit în Egipt după pandemoniul babilonian.

Existau școli de alchimie greco-egiptene, arabe și vest-europene. Împăratul roman Dioclețian a ordonat în 296 să fie arse toate manuscrisele egiptene referitoare la arta de a face aur (probabil, era vorba despre aurire și arta de a face bijuterii false). În secolul al IV-lea d.Hr., sarcina de a transforma metalele în aur a fost explorată de școala de oameni de știință din Alexandria. Scriitorul, care vorbea sub pseudonimul de democrat, aparținea oamenilor de știință alexandrini, cu lucrarea sa „Fizică și mistică” a pus bazele unei lungi serii de manuale alchimice. Pentru a asigura succesul, astfel de lucrări au apărut sub numele unor filosofi celebri (Platon, Pitagora etc.), dar din cauza obscurității generale a stilului, ele sunt puțin înțelese, întrucât alchimiștii și-au păstrat în secret majoritatea realizărilor, descrieri criptate ale substanțelor obținute și experimente efectuate.

Cea mai mare colecție de manuscrise alchimice este păstrată în Biblioteca Sfântul Marcu din Veneția.

Grecii au fost profesorii arabilor, care i-au dat numele alchimiei. Occidentul a adoptat alchimia de la arabi în secolul al X-lea. În perioada dintre secolul al X-lea până în secolul al XVI-lea, oameni de știință cunoscuți care și-au lăsat amprenta asupra științei europene s-au angajat în alchimie. De exemplu, Albert cel Mare, creatorul lucrării „Despre metale și minerale”, și Roger Bacon, care a lăsat posterității lucrările „Puterea alchimiei” și „Oglinda alchimiei”, au fost și cei mai cunoscuți alchimiști ai timpul lor. Arnoldo de Villanova, un eminent medic care a murit în 1314, a publicat peste 20 de lucrări alchimice.

Raymond Lull, cel mai faimos om de știință al secolelor al XIII-lea și al XIV-lea, a fost autorul a 500 de lucrări cu conținut alchimic, a căror principală poartă titlul „Testamentul care stabilește în două cărți arta chimică universală”. (Mulți experți cred, totuși, că Lull, cunoscut pentru evlavia sa, nu a scris aceste lucrări și i se atribuie doar lui.)

În secolele XV-XVII, multe persoane încoronate erau implicate cu zel în alchimie. Așa este, de exemplu, regele englez Henric al VI-lea, în timpul căruia țara a fost inundată de aur și monede contrafăcute. Metalul care a jucat rolul aurului în acest caz a fost, după toate probabilitățile, un amalgam de cupru. Carol al VII-lea al Franței a acționat într-un mod similar, alături de cunoscutul escroc Jacques le Coeur.

Împăratul Rudolf al II-lea a fost patronul alchimiștilor ambulanți, iar reședința sa reprezenta centrul științei alchimice a vremii. Împăratul a fost numit germanul Hermes Trismegistus.

Electorul August de Saxonia și soția sa Anna a Danemarcei au făcut experimente: primul - în „Palatul de Aur” din Dresda și soția sa - într-un laborator amenajat luxos din casa ei „Grădina Fazanilor”. Dresda a rămas multă vreme capitala suveranilor care patronau alchimia, mai ales într-o perioadă în care rivalitatea pentru coroana poloneză necesita cheltuieli financiare semnificative. La curtea sasilor, alchimistul I. Betger, care nu a reusit sa produca aur, a descoperit portelanul pentru prima data in Europa.

Unul dintre ultimii adepți ai alchimiei a fost Caetan, numit contele Ruggiero, napolitan prin naștere, fiu de țăran. A acționat la curțile din München, Viena și Berlin, până când și-a încheiat zilele în 1709 la Berlin pe o spânzurătoare decorată cu beteală de aur.

Dar chiar și după răspândirea chimiei în sine, alchimia a stârnit interesul multora, în special I.V. Goethe a petrecut câțiva ani studiind lucrările alchimiștilor.

Din textele alchimice care au ajuns până la noi, se poate observa că alchimiștii au descoperit sau îmbunătățit metode de obținere a compușilor și amestecurilor valoroase, precum vopselele minerale și vegetale, paharele, emailurile, sărurile, acizii, alcalinele, aliajele și medicamentele. Au folosit metode de lucru de laborator precum distilare, sublimare, filtrare. Alchimiștii au inventat cuptoare pentru încălzire pe termen lung, alambicuri.

Realizările alchimiștilor din China și India au rămas necunoscute în Europa. În Rusia, alchimia nu era răspândită, deși se cunoșteau tratatele alchimiștilor, iar unele au fost chiar traduse în slavona bisericească. Mai mult, alchimistul german Van Geyden și-a oferit curții de la Moscova serviciile sale în pregătirea pietrei filosofale, dar țarul Mihail Fedorovich, după ce „a pus la îndoială”, a respins aceste propuneri.

Faptul că alchimia nu s-a răspândit în Rus' se explică prin faptul că banii și aurul în Rus' au început să fie utilizate pe scară largă mai târziu în comparație cu țările occidentale, deoarece aici a avut loc o tranziție de la quitrent la chiria cash mai târziu. În plus, misticismul, neclaritatea scopurilor și irealitatea metodelor de alchimie erau contrare bunului simț și eficienței poporului rus. Aproape toți alchimiștii ruși (cel mai faimos dintre ei, J. Bruce) sunt de origine străină.

Chimia în Evul Mediu

Încă din Renaștere, cercetarea chimică a fost folosită din ce în ce mai mult în scopuri practice (metalurgie, sticlă, ceramică, vopsele). La începutul secolului VI, alchimiștii au început să folosească cunoștințele dobândite pentru nevoile industriei și medicinei. Reformatorul în domeniul mineritului și al metalurgiei a fost Agricola, iar în domeniul medicinei - Paracelsus, care a subliniat că „scopul chimiei nu este de a face aur și argint, ci de a face medicamente”. În secolele 16-18, a apărut și o direcție medicală specială a alchimiei - iatrochimia (iatrochimia), ai cărei reprezentanți au considerat procesele care au loc în organism ca fenomene chimice, boli - ca urmare a dezechilibrului chimic și au stabilit sarcina de a găsi mijloace chimice. a tratamentului lor.

Dorința cercetătorilor de a înțelege adevăratele cauze ale proceselor inexplicabile, de a dezvălui secretele marilor, dar întâmplătoare, realizări ale practicii, a devenit din ce în ce mai insistentă. Numărul de experimente s-a înmulțit, au apărut primele ipoteze științifice. În Evul Mediu, omul a început să concureze activ și conștient cu Natura în obținerea de substanțe și materiale utile. Treptat, a fost creată știința chimică și deja în Evul Mediu a apărut producția chimică.

În Rus', chimia s-a dezvoltat mai ales în felul ei. În Rusia Kieveană s-au topit metale, s-au produs sticlă, săruri, vopsele, țesături. Sub Ivan cel Groaznic, la Moscova a fost deschisă o farmacie în 1581. Sub Petru I au fost construite fabrici de vitriol și alaun, primele fabrici de produse chimice, iar la Moscova existau deja opt farmacii. Dezvoltarea ulterioară a chimiei în Rusia este asociată cu lucrările lui M.V. Lomonosov.

În urmă cu peste două sute de ani, celebrul nostru compatriot Mihail Vasilevici Lomonosov a vorbit la o ședință publică a Academiei de Științe din Sankt Petersburg. Într-un raport care s-a păstrat în istoria științei sub titlul elocvent „Un cuvânt despre beneficiile chimiei”, citim rândurile profetice: „Chimia își întinde larg mâinile în treburile umane... Oriunde ne uităm, oriunde ne-am uita. uite, oriunde ne îndreptăm privirea către succesele diligenței sale”.

Cercetările profunde și originale ale lui Mihail Vasilyevich au contribuit la dezvoltarea nu numai a teoriei chimiei, ci și a practicii chimice. A reușit să dezvolte o tehnologie simplă pentru vitraliu, a realizat plăci de mozaic artificial luminoase care au depășit pietrele colorate naturale prin bogăție și varietate de nuanțe, plăci din care timp de multe secole au fost folosite pentru realizarea mozaicurilor care împodobeau clădirile. M.V. Lomonosov a stabilit, în termeni moderni, producția lor industrială. Aceasta a fost una dintre primele victorii din istoria chimiei a unui nou material sintetizat de om asupra unei substanțe create de Natură. Noroc totuși a venit prea rar. Cei mai perspicaci oameni de știință ai secolului al XVIII-lea, printre care și M.N. Lomonosov a înțeles că bazele științifice ale chimiei tocmai erau puse. Nu se poate urma întotdeauna calea nesfârșită a nenumăratelor experimente și se repetă aceleași greșeli. Pentru progresul suplimentar al chimiei, noile teorii au fost vitale pentru a explica datele experimentale și pentru a prezice modul în care materialele și substanțele se vor comporta atunci când condițiile în care se află se schimbă.

În a doua jumătate a secolului al XVII-lea, R. Boyle a dat prima definiție științifică a conceptului de „element chimic”. Perioada de transformare a chimiei într-o știință autentică s-a încheiat în a 2-a jumătate a secolului al XVIII-lea, când a fost descoperit M.V.Lomonosov (1748) și A. Lavoisier (1789) a formulat în termeni generali legea conservării masei în reacțiile chimice. În prezent, această lege este formulată astfel: suma masei substanței sistemului și a masei echivalente cu energia primită sau dată de același sistem este constantă. În reacțiile nucleare, legea conservării masei ar trebui aplicată în formularea sa modernă.

La începutul secolului al XIX-lea, J. Dalton a pus bazele atomismului chimic, A. Avogadro a introdus conceptul de „moleculă” (Noua moleculă latină, diminutiv de la latină mole – masă). În sensul modern, este o microparticulă formată din atomi și capabilă de existență independentă. Are o compoziție constantă a nucleelor ​​atomice constitutive și un număr fix de electroni și are un set de proprietăți care fac posibilă distingerea moleculelor de un tip de moleculele de altul. Numărul de atomi dintr-o moleculă poate fi diferit: de la două la sute de mii (de exemplu, într-o moleculă de proteină); compoziția și aranjarea atomilor într-o moleculă este transmisă prin formula chimică. Structura moleculară a unei substanțe este stabilită prin analiza de difracție cu raze X, difracția electronilor, spectrometria de masă, rezonanța paramagnetică electronică (EPR), rezonanța magnetică nucleară (RMN) și alte metode.

Aceste idei atomice și moleculare au fost stabilite abia în anii 60 ai secolului al XIX-lea. Apoi A.M. Butlerov a creat teoria structurii compușilor chimici, iar D.I. Mendeleev (1869) a descoperit legea periodică, care este un sistem natural de elemente chimice. Formularea modernă a acestei legi sună astfel: proprietățile elementelor sunt într-o dependență periodică de sarcina nucleelor ​​lor atomice. Sarcina nucleară Z este egală cu numărul atomic (de serie) al elementului din sistem. Elementele dispuse în Z crescător (H, He, Li, Be...) formează 7 perioade. În 1-a - 2 elemente, în a 2-a și a 3-a - 8 fiecare, în a 4-a și a 5-a - 18 fiecare, în a 6-a - 32. În a 7-a perioadă (pentru 1990) sunt cunoscute 23 de elemente. În perioade, proprietățile elementelor se schimbă în mod natural în timpul tranziției de la metale alcaline la gaze nobile. Coloane verticale - grupuri de elemente cu proprietăți similare. În cadrul grupelor, proprietățile elementelor se schimbă și ele în mod regulat (de exemplu, în metalele alcaline, când se trece de la Li la Fr, activitatea chimică crește). Elementele cu Z = 58-71, precum și cu Z = 90-103, care sunt deosebit de asemănătoare ca proprietăți, formează 2 familii - lantanide și, respectiv, actinide. Periodicitatea proprietăților elementelor se datorează repetării periodice a configurației învelișurilor electronice exterioare ale atomilor. Poziția unui element într-un sistem este asociată cu proprietățile sale chimice și fizice. Nucleele grele sunt instabile, prin urmare, de exemplu, americiul (Z = 95) și elementele ulterioare nu se găsesc în natură; sunt obținute artificial în reacții nucleare.

Legea și sistemul lui Mendeleev stau la baza teoriei moderne a structurii materiei, joacă un rol primordial în studiul întregii varietăți de substanțe chimice și în sinteza de noi elemente.

Sistemul periodic de elemente al lui Mendeleev a primit o explicație științifică completă pe baza mecanicii cuantice. Mecanica cuantică a făcut pentru prima dată posibilă descrierea structurii atomilor și înțelegerea spectrelor acestora, stabilirea naturii legăturii chimice, explicarea sistemului periodic de elemente etc. Deoarece proprietățile corpurilor macroscopice sunt determinate de mișcare și interacțiune dintre particulele care le formează, legile mecanicii cuantice stau la baza înțelegerii majorității fenomenelor macroscopice. Astfel, mecanica cuantică a făcut posibilă înțelegerea multor proprietăți ale solidelor, explicarea fenomenelor de supraconductivitate, feromagnetism, superfluiditate și multe altele; legile mecanicii cuantice stau la baza energiei nucleare, electronicii cuantice etc. Spre deosebire de teoria clasică, toate particulele acționează în mecanica cuantică ca purtători atât a proprietăților corpusculare, cât și a celor ondulatorii, care nu se exclud, ci se completează reciproc.

De la sfârșitul secolului al XIX-lea până la începutul secolului al XX-lea, studiul regularităților proceselor chimice a devenit cea mai importantă direcție în chimie.

Dezvoltarea modernă a chimiei

Din ce sunt alcătuiți compușii chimici? Cum sunt dispuse cele mai mici particule de materie? Cum sunt amplasate în spațiu? Ce unește aceste particule? De ce unele substanțe reacționează între ele, în timp ce altele nu? Pot fi accelerate reacțiile chimice? Probabil, mai mult decât orice altă știință, chimia a necesitat o înțelegere a fundamentelor, o cunoaștere a cauzelor fundamentale. Iar chimiștii au aplicat cu succes în raționamentul lor prevederile de bază ale teoriei atomo-moleculare cu mult înainte de apariția unor dovezi experimentale exacte ale existenței reale a atomilor și moleculelor. Istoria științei chimice a cuprins generalizările teoretice ale lui A.L. Lavoisier, D.W. Gibbs, D.I. Mendeleev și alți oameni de știință de seamă. Legea periodică și sistemul periodic de elemente, legile echilibrului chimic și teoria structurii chimice sunt acum inseparabile de noile idei despre chimie.

O contribuție semnificativă la dezvoltarea chimiei a fost adusă de remarcabilul om de știință rus A.M. Butlerov. În 1861, a creat o teorie a structurii compușilor organici, care a făcut posibilă aducerea în sistem a unui număr mare de substanțe organice și fără de care succesele moderne în crearea de noi materiale polimerice nu ar fi de imaginat.

Teoriile legăturii chimice, create în secolul al XX-lea, fac posibilă descrierea tuturor subtilităților relației dintre particulele care alcătuiesc o substanță. Au fost descoperite legile care guvernează cursul proceselor chimice. Acum, experimentatorii și tehnologii au posibilitatea de a alege cea mai simplă și mai eficientă modalitate de a efectua orice reacție chimică. Chimia a avut o bază solidă, născută în combinație cu matematica și fizica. Chimia a devenit o știință exactă. Succese neobișnuite în chimia practică, bazate pe o înțelegere teoretică profundă a fenomenelor chimice, au fost obținute într-un timp relativ scurt, despărțindu-ne de epoca Lomonosov. De exemplu, au fost dezvăluite diverse etape ale procesului chimic care au permis naturii să transforme substanțele organice în petrol și gaze utile pentru noi astăzi. Această reacție, importantă pentru industria modernă, a avut loc cu participarea microorganismelor și a durat multe sute și mii de ani. A fost posibil nu numai să înțelegem, ci și să recream acest proces. Oamenii de știință de la Universitatea din Moscova au dezvoltat o instalație în care, sub influența benefică a luminii lămpii într-un bazin de mică adâncime, cu o soluție nutritivă care conține substanțe organice și microorganisme, uleiul și gazul artificial sunt produse într-un ritm accelerat - pe parcursul mai multor zile și luni.

Chimia zilelor noastre este capabilă de transformări mai neașteptate. A fost dezvoltat un aparat chimic industrial - un cilindru înalt, în partea superioară a căruia este introdusă masă ierboasă verde zdrobită. În interiorul coloanei, compuși biologici speciali - enzime care accelerează reacțiile chimice, conform programului stabilit de oamenii de știință, transformă masa care vine în mod continuu în... lapte. Ne-am obișnuit cu aceste „miracole” la fel de repede ca și cu zborurile în spațiu. Probabil că nu există nicio sferă a activității umane în care să nu fie folosite produse din materiale care s-au născut datorită talentului și muncii migăloase a mai multor generații de chimiști. În proprietățile lor, ele depășesc adesea creațiile chimice ale Naturii. Aceste materiale au intrat imperceptibil și ferm în viața noastră de zi cu zi, dar surpriza oamenilor care le-au văzut pentru prima dată este destul de de înțeles. La începutul anilor șaptezeci ai secolului nostru, turiști iscoditori și omniprezenti au descoperit într-un colț îndepărtat al nesfârșitelor păduri siberiene o familie care locuia de câteva decenii departe de orașe și sate. Ce i-a frapat cel mai mult pe pustnici dintre lucrurile aduse de turiști? Film de plastic transparent! „Sticlă, dar mototolită”, a spus cu admirație șeful familiei cu barbă cenușie, simțind și uitându-se la folia ușoară de plastic - unul dintre multele materiale sintetice inventate de chimiști pentru a ne ușura și îmbunătăți gospodăria și viața. Materiale care au devenit o parte utilă și discretă a vieții de zi cu zi a oamenilor. Chimia este acum capabilă să obțină substanțe cu proprietăți prestabilite: rezistente la îngheț și la căldură, dure și moi, rigide și elastice, iubitoare și rezistente la umiditate, solide și poroase, sensibile la cele mai mici urme de impurități străine sau inerte la cele mai puternice influențe chimice.

Apariția în interiorul semiconductorului a unui atom de impuritate străină la un milion de atomi ai substanței principale își schimbă proprietățile dincolo de recunoaștere: semiconductorul începe să simtă lumina și să conducă curentul electric. Chimiștii au dezvoltat metode pentru purificarea completă a semiconductorilor din impurități, au creat metode pentru introducerea unei cantități mici de impurități în compoziția lor și au inventat dispozitive care semnalează apariția atomilor „străini” într-o substanță. Oamenii de știință sunt capabili să sintetizeze materiale care sunt stabile și neschimbate chiar și cu expunerea prelungită la lumina soarelui și căldură, frig și umiditate.

Descoperirile chimice au loc în laboratoare din întreaga lume, unde se nasc noi compuși complecși. Celebrul chimist francez M. Berthelot a subliniat cu mândrie comunitatea interioară a chimiei și artei, care este înrădăcinată în natura lor creativă. Chimia, ca și arta, ea însăși creează obiecte pentru studiu și cercetarea ei ulterioară. Și această trăsătură, potrivit lui M. Berthelot, distinge chimia de alte științe naturale și umane. Fără o înțelegere profundă a legilor chimice, este imposibil să se explice complet și cuprinzător fenomenele studiate de biologi și fizicieni, arheologi și botaniști, geologi și zoologi.

În chimia modernă, domeniile sale individuale - chimia anorganică, chimia organică, chimia fizică, chimia analitică, chimia polimerilor - au devenit în mare măsură științe independente. La intersecția chimiei și a altor domenii de cunoaștere, au apărut astfel de științe subsidiare, înrudite ca:

biochimie - o știință care studiază substanțele chimice care alcătuiesc organismele, structura, distribuția, transformările și funcțiile acestora. Primele informații despre biochimie sunt asociate cu activitatea economică umană (prelucrarea materiilor prime vegetale și animale, utilizarea diferitelor tipuri de fermentație etc.) și cu medicina. De o importanță fundamentală pentru dezvoltarea biochimiei a fost prima sinteza a unei substanțe naturale - ureea (F. Wöhler, 1828), care a subminat ideea „forței vitale” presupus implicată în sinteza diferitelor substanțe de către corpul. Folosind realizările chimiei generale, analitice și organice, biochimia în secolul al XIX-lea a fost transformată într-o știință independentă. Introducerea ideilor și metodelor de fizică și chimie în biologie și dorința de a explica fenomene biologice precum ereditatea, variabilitatea, contracția musculară etc., prin structura și proprietățile biopolimerilor au condus la mijlocul secolului al XX-lea la separare. de biologie moleculară din biochimie. Nevoile economiei nationale in obtinerea, depozitarea si prelucrarea diverselor tipuri de materii prime au condus la dezvoltarea biochimiei tehnice. Alături de biologia moleculară, biofizica, chimia bioorganică, biochimia este inclusă în complexul de științe - biologie fizică și chimică;

agrochimie - știința proceselor chimice din sol și plante, nutriția minerală a plantelor, utilizarea îngrășămintelor și mijloacelor de refacere chimică a solului; baza chimizării agriculturii. Format în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. Formarea agrochimiei este asociată cu numele lui A. Thayer, Yu. Liebig, D. I. Mendeleev, D. N. Pryanishnikov și alții.Se dezvoltă pe baza realizărilor agronomiei și chimiei;

geochimia - o știință care studiază compoziția chimică a Pământului, abundența elementelor chimice și izotopii lor stabili în el, modelele de distribuție a elementelor chimice în diverse geosfere, legile comportamentului, combinarea și migrarea (concentrarea și dispersia) ale elemente din procesele naturale. Termenul „geochimie” a fost introdus de K. F. Shenbein în 1838. Fondatorii geochimiei sunt V. I. Vernadsky, V. M. Goldshmidt, A. E. Fersman; primul rezumat major de geochimie (1908) îi aparține lui F. W. Clark (SUA). Geochimia include: geochimia analitică, geochimia fizică, geochimia litosferei, geochimia proceselor, geochimia regională, hidrogeochimia, radiogeochimia, geochimia izotopilor, radiogeocronologia, biogeochimia, geochimia organică, geochimia peisajului, geochimia litogenezei. Geochimia este unul dintre fundamentele teoretice ale explorării minerale; si altii. Asemenea științe tehnice precum tehnologia chimică și metalurgia se bazează pe legile chimiei.

Înconjurată de științe surori și științe fiice, chimia continuă să evolueze. Ne ajută să ne înțelegem pe noi înșine, ne permite să înțelegem multe procese complexe care au loc în lume.

Chimie și protecția mediului

Din ce în ce mai mult, apare o problemă complet diferită: dizolvarea sau dezasamblarea rapidă și fără urmă în elemente simple separate materiale care au devenit deja inutile pentru o persoană. Unele substanțe chimice persistente, în special polimerii artificiali formați din molecule foarte mari, rămân în pământ decenii sau sute de ani fără să se descompună. Chimiștii dezvoltă acum țesături sintetice, filme, fibre și materiale plastice din polimeri creați în laborator, cum ar fi amidonul sau fibrele găsite în plante. La sfârșitul duratei de viață utilă, acești polimeri se vor degrada rapid și ușor, fără a polua mediul. Chimia în fiecare zi folosește mai deplin și mai divers bogăția Pământului, deși este timpul să începem să le salvezi. Oamenii de știință trebuie să-și amintească tot timpul de avertismentul filosofului roman antic Seneca: „Așa cum credeau strămoșii noștri, este prea târziu pentru a fi economisi când sunt lăsați pe fund. Și în plus, nu doar puțin, ci și cel mai rău rămâne acolo. Trebuie să ne protejăm Pământul, îi datorăm atât de mult...

Oamenii de știință au început să acorde mai multă atenție purității aerului pe care o respiră toată viața de pe Pământ. Atmosfera Pământului nu este doar un amestec mecanic de gaze. Reacții chimice rapide au loc în învelișul de gaz care înconjoară Pământul, iar unele emisii industriale în atmosferă pot duce la modificări ireversibile și nedorite ale echilibrului delicat al componentelor aerului eterogene, dar foarte importante pentru noi. Omul de știință sovietic V. L. Talroze a remarcat odată pe bună dreptate cât de neglijabile sunt masele de substanțe care formează învelișul gazos al Pământului vitale pentru plante, animale și oameni: „Un strat de materie care creează o presiune de numai un kilogram pe centimetru pătrat este mediul în pe care o trăim și o muncim, care conduce sunetele la urechea noastră, transmite lumina Soarelui. Zece miligrame de dioxid de carbon din fiecare kilogram din această substanță, interacționând cu lumina soarelui, susțin continuu viața pe Pământ, 300 de micrograme de ozon protejează această viață de radiațiile ultraviolete dăunătoare, un milion de microgram de electroni creează oportunitatea de a comunica prin radio. Acest mediu, care ne permite să zburăm unul spre celălalt, pe care îl respirăm, în sfârșit, trăiește și trăiește fizic: nu este doar un ocean de aer furtunos, ci și un reactor chimic gazos.” Chimiștii au învățat cum să creeze noi substanțe și chiar au reușit să depășească Natura, primind materiale în care incompatibilul a fost combinat. Acum, oamenii de știință investighează capacitatea și capacitatea Naturii de a menține un echilibru înțelept între procesele opuse: luându-i bogăția minerală de pe Pământ, ei încearcă să păstreze puritatea râurilor, lacurilor, mărilor, transparența aerului și mirosul parfumat. de ierburi.

laborator de chimie alchimie naturala

Concluzie

Chimia a fost în centrul unor procese fizice importante și complexe. Reacțiile chimice apar nu numai în lumea din jurul nostru, ci și în țesuturi, celule, vase ale corpului uman. Oamenii de știință din secolul al XX-lea au descoperit că chimia este cea care ajută o persoană să facă distincția între mirosuri și culori, vă permite să răspundeți rapid la schimbările subtile care au loc în natură. Pigmentul vizual rodopsina captează razele de lumină și vedem o varietate de culori în jur. Ierburile și plantele parfumate trimit molecule organice volatile în toate direcțiile, căzând pe centrii sensibili din organele mirosului ființelor vii, transmițând cele mai subtile mirosuri ale Naturii. Ca răspuns la orice iritație externă, creierul uman trimite un semnal de alarmă sau bucurie, acțiune sau calm prin fibrele nervoase. În corpul uman, fibrele nervoase care ne ghidează mișcarea și mușchii care o desfășoară sunt despărțiți de un spațiu de cel mult 50 de nanometri lățime. Această distanță este de 1000 de ori mai mică decât grosimea unui păr uman. Terminațiile fibrelor nervoase eliberează o substanță organică - acetilcolina, care transmite un semnal chimic mușchilor oricărui organ, făcând un salt prin spațiul care separă fibrele de mușchi.

Procesele chimice violente au loc în interiorul stelelor îndepărtate și în reactoare de fuziune create de oameni de știință. Interacțiunea chimică a atomilor și moleculelor se desfășoară continuu în plante și în adâncurile Pământului, la suprafața întinderilor de apă și în grosimea lanțurilor muntoase. Natura a încredințat mult chimiei și nu s-a înșelat: chimia s-a dovedit a fi aliatul ei fidel și asistentul harnic.

Niciuna dintre domeniile științelor naturale moderne nu poate exista și nu se poate dezvolta fără chimie.

Înaintea chimiei - și bucuriile realizărilor și dificultățile de depășire.

Chimia este gata pentru ei. Ea pleacă în această călătorie îndepărtată, interesantă, împreună cu cea mai bună prietenă a ei - un gând uman neobosit, neliniştit, cercetător.

Bibliografie

1. Gabrielyan O. S. Chimie. Clasa 8: Proc. pentru învăţământul general Proc. Instituţiile. - Ed. a IV-a, stereotip. - M.: Butarda, 2000. - 208 p.: ill.

2. Koltun M. M. Lumea chimiei: Literatură științifică și artistică / Format. B. Chuprygin. - M.: Det. lit., 1988.- 303 p.: ill., fotoil.

3. Concepte ale științelor naturale moderne: Ser. „Manuale și materiale didactice” / Ed. S. I. Samygina. - Rostov n/a: „Phoenix”, 1997. - 448 p.

4. Enciclopedie multimedia modernă „Big Encyclopedia of Cyril and Methodius 2004” / © „Cyril and Methodius” 2002, 2003, cu modificări și completări, © „MultiTrade”, 2004.

Găzduit pe Allbest.ru

...

Documente similare

Principalele etape ale dezvoltării chimiei. Alchimia ca fenomen al culturii medievale. Apariția și dezvoltarea chimiei științifice. Originile chimiei. Lavoisier: o revoluție în chimie. Victoria științei atomice și moleculare. Originea chimiei moderne și problemele ei în secolul XXI.

rezumat, adăugat 20.11.2006


Originea termenului „chimie”. Principalele perioade ale dezvoltării științei chimice. Tipuri de cea mai înaltă dezvoltare a alchimiei. Perioada nașterii chimiei științifice. Descoperirea legilor de bază ale chimiei. Abordarea sistemică în chimie. Perioada modernă de dezvoltare a științei chimice.

rezumat, adăugat 03.11.2009


Bazele teoretice ale chimiei analitice. Metode spectrale de analiză. Interrelația chimiei analitice cu științe și industrii. Valoarea chimiei analitice. Aplicarea unor metode precise de analiză chimică. Compuși complecși ai metalelor.

rezumat, adăugat 24.07.2008


Procesul de origine și formare a chimiei ca știință. Elemente chimice ale antichității. Principalele secrete ale „transmutației”. De la alchimie la chimia științifică. Teoria arderii a lui Lavoisier. Dezvoltarea teoriei corpusculare. Revoluție în chimie. Victoria științei atomice și moleculare.

rezumat, adăugat 20.05.2014


De la alchimie la chimia științifică: calea unei științe reale a transformărilor materiei. Revolutie in chimie si stiinta atomica si moleculara ca fundament conceptual al chimiei moderne.Problemele ecologice ale componentei chimice a civilizatiei moderne.

rezumat, adăugat 06.05.2008


Originea chimiei în Egiptul antic. Doctrina lui Aristotel despre atomi ca bază ideologică a epocii alchimiei. Dezvoltarea chimiei în Rus'. Contribuția lui Lomonosov, Butlerov și Mendeleev la dezvoltarea acestei științe. Legea periodică a elementelor chimice ca teorie științifică coerentă.

prezentare, adaugat 10.04.2013


Istoria chimiei ca știință. Strămoșii chimiei rusești. M.V. Lomonosov. Chimie matematică. Teoria atomică este baza științei chimice. Teoria atomică a explicat simplu și natural orice transformare chimică.

rezumat, adăugat 02.12.2002


Originile și dezvoltarea chimiei, legătura ei cu religia și alchimia. Cele mai importante caracteristici ale chimiei moderne. Nivelurile structurale de bază ale chimiei și secțiunile acesteia. Principiile de bază și legile chimiei. Legatura chimica si cinetica chimica. Doctrina proceselor chimice.

rezumat, adăugat 30.10.2009


Funcții de bază ale chimiei. Proprietățile detergenților și detergenților. Utilizarea chimiei în îngrijirea sănătății și educație. Asigurarea creșterii producției, prelungirea perioadei de valabilitate a produselor agricole și îmbunătățirea eficienței creșterii animalelor cu ajutorul chimiei.

prezentare, adaugat 20.12.2009


Chimia ca una dintre cele mai importante științe pentru omenire. Principalele perioade ale dezvoltării științei. Simbolismul alchimiei. Formarea chimiei tehnice și iatrochimiei. Tabelul masei atomice a lui Dalton. Descoperirea electronului și a radioactivității. Chimie structurală și fizică.

Există multe definiții ale chimiei, dar niciuna dintre aceste definiții nu oferă un răspuns complet la întrebarea: ce este chimia? Acest lucru se explică prin faptul că chimia nu este doar o sumă de cunoștințe despre substanțe, ci un sistem de cunoștințe extrem de ordonat, în continuă evoluție. Istoricii științei traduc acest termen ca „artă egipteană”. Astfel, chimia este arta de a produce substanțele necesare, inclusiv arta de a transforma metalele obișnuite în aur și argint și aliajele acestora.

Chimie- una dintre cele mai importante și extinse domenii ale științei naturii, știința substanțelor, proprietățile, structura și transformările acestora care apar ca urmare a reacțiilor chimice. Deoarece toate substanțele sunt compuse din atomi, care, datorită legăturilor chimice, sunt capabile să formeze molecule, chimia se preocupă în principal de studiul interacțiunilor dintre atomi și molecule rezultate din astfel de interacțiuni.

subiect de chimie- elementele chimice și compușii acestora, precum și modelele pe care le respectă diferitele reacții chimice.

Sarcina principală a chimiei este de a elucida natura materiei, principala abordare pentru rezolvarea acestei probleme este descompunerea materiei în componente mai simple și sinteza de noi substanțe. Folosind această abordare, chimiștii au învățat să reproducă multe substanțe chimice naturale și să creeze materiale care nu există în natură. Un organism viu poate fi privit ca o fabrică chimică extrem de complexă, unde mii de substanțe intră în reacții chimice reglate cu precizie.

Meritul chimiei este că a arătat importanța mare a structurii pentru proprietățile materiei și relativa independență a acesteia.

Chimia, ca nicio altă știință, este atât știință, cât și producție.

Succesele omului în rezolvarea problemelor mari și mici de supraviețuire au fost obținute în mare măsură datorită dezvoltării chimiei, dezvoltării diverselor tehnologii chimice. Succesul multor ramuri ale activității umane, cum ar fi energia, metalurgia, inginerie mecanică, industriile ușoare și alimentare și altele, depinde în mare măsură de starea și dezvoltarea chimiei. Chimia este de mare importanță pentru funcționarea cu succes a producției agricole, a industriei farmaceutice și a asigurării vieții umane.

Chimizarea, ca proces de introducere a metodelor chimice în producția socială și viața de zi cu zi, a permis unei persoane să rezolve multe probleme tehnice, economice și sociale. Cu toate acestea, amploarea și adesea incontrolabilitatea acestui proces s-au transformat în „cealaltă parte a monedei”. Chimia a afectat direct sau indirect aproape toate componentele mediului - pământul, atmosfera, apa Oceanului Mondial, a fost introdusă în ciclurile naturale ale substanțelor. Ca urmare, echilibrul proceselor naturale de pe planetă, care se dezvoltase de-a lungul a milioane de ani, a fost perturbat, chimia a început să afecteze în mod semnificativ sănătatea persoanei însuși. A apărut o situație pe care oamenii de știință o numesc în mod rezonabil război chimic împotriva populației Pământului. În acest sens, a apărut o ramură independentă a științei ecologice - ecologia chimică.

Locul și rolul chimiei în civilizația modernă ar trebui luate în considerare sistematic, adică. în toată varietatea relaţiilor care există între societate şi mediul natural în cadrul criteriului siguranţei mediului. În același timp, este inevitabil să considerăm chimia ca un element activ al sistemului complex „societate-natura”, care, la rândul său, este un sistem deschis cu propria sa structură și schimb între materie, energie și informație.

Istoria dezvoltării cunoștințelor chimice

Istoria chimiei studiază și descrie procesul complex de acumulare a cunoștințelor specifice legate de studiul proprietăților și transformărilor substanțelor. Poate fi privit ca o zonă de frontieră a cunoașterii care leagă fenomenele și procesele legate de dezvoltarea chimiei cu istoria societății umane.

Se obișnuiește să se împartă istoria chimiei în mai multe perioade, în timp ce trebuie avut în vedere că această periodizare, fiind mai degrabă condiționată și relativă, este mai degrabă de natură didactică.

1. Perioada prealchimică: până în secolul III.
2. Perioada alchimică: secolele III - XVII.

• alchimia alexandrină;
• alchimia arabă;
• alchimia europeană;
• Chimie tehnică și iatrochimie.

Perioada de formare (asociere): XVII - mijlocul secolului XIX.

• teoria flogistului;
• revoluție chimică.

Perioada legilor cantitative: sfârșitul secolului al XVIII-lea - mijlocul secolului al XIX-lea.

Perioada chimiei clasice: a doua jumătate a secolului al XIX-lea.

• Sistem periodic de elemente;
• Chimie structurală;
• Chimie Fizica.

Perioada modernă: de la începutul secolului al XX-lea.

LA perioada prealchimică aspectele teoretice și practice ale cunoștințelor despre materie dezvoltate relativ independent unele de altele.

Începuturile chimiei au apărut de la apariția lui Homo sapiens. Deoarece omul s-a ocupat întotdeauna de chimicale într-un fel sau altul, primele sale experimente cu focul, bronzarea pieilor și gătitul pot fi numite începuturile chimiei practice. Treptat, cunoștințele practice s-au acumulat, iar chiar la începutul dezvoltării civilizației, oamenii au știut să pregătească niște vopsele, emailuri, otrăvuri și medicamente. La început, omul a folosit procese biologice precum fermentația, degradarea, dar odată cu dezvoltarea focului, a început să folosească procesele de ardere, sinterizare și fuziune. S-au folosit reacții redox care nu apar la animale sălbatice - de exemplu, reducerea metalelor din compușii acestora.

Operațiile practice cu substanța erau apanajul chimiei artizanale, care au fost fondate în Egiptul antic. Începutul originii sale ar trebui să fie asociat în primul rând, aparent, cu apariția și dezvoltarea metalurgiei. Acumularea de cunoștințe practice a avut loc însă și în alte domenii, precum producția de ceramică și sticlă, vopsirea țesăturilor și tăbăcirea pieilor, fabricarea de medicamente și cosmetice. Pe baza succeselor și realizărilor chimiei practice din antichitate a avut loc dezvoltarea cunoștințelor chimice în epocile ulterioare.

Deși cunoștințele chimice au fost ascunse cu grijă de preoții egipteni de cei neinițiați, ele au pătruns totuși încet în alte țări. Știința chimică a venit la europeni în principal de la arabi după cucerirea Spaniei în 711. Ei au numit această știință „alchimie”, de la ei acest nume s-a răspândit în Europa.

Perioada alchimică- acesta este timpul căutării pietrei filosofale, care a fost considerată necesară pentru implementarea transmutației metalelor. Teoria alchimică, bazată pe idei antice despre cele patru elemente (foc, pământ, aer, apă), a fost strâns împletită cu astrologia și misticismul. Alături de „fabricarea aurului” chimio-tehnică, această eră se remarcă și prin crearea unui sistem unic de filozofie mistică. Perioada alchimică, la rândul ei, este împărțită în trei perioade.

Încă din Renaștere, s-a dezvoltat chimia tehnică și iatrochimia, ceea ce a condus direct la crearea chimiei ca știință. În această etapă, s-au acumulat abilitățile de lucru experimental și de observații, în special, s-au dezvoltat și îmbunătățit proiectele de cuptoare și instrumente de laborator, metode de purificare a substanțelor (cristalizare, distilare etc.) și s-au obținut noi preparate chimice.

Principalul rezultat al perioadei alchimice, pe lângă acumularea unui stoc semnificativ de cunoștințe despre materie, a fost apariția unei abordări empirice a studiului proprietăților materiei. Perioada alchimică a devenit o etapă absolut necesară între filosofia naturii și știința naturală experimentală.

Perioada de formare (asociere). A doua jumătate a secolului al XVII-lea a fost marcată de prima revoluție științifică, care a dus la o nouă știință naturală bazată în întregime pe date experimentale. Una dintre consecințele acestei revoluții științifice a fost crearea unei noi chimie, al cărei fondator este considerat în mod tradițional R. Boyle, care a criticat alchimia și a stabilit sarcina de a găsi elemente chimice reale pentru chimie.

Boyle considera ca sarcina principală a chimiei este studiul compoziţia materieiși dependența proprietăților unei substanțe de compoziția sa.

Principala forță motrice din spatele dezvoltării doctrinei elementelor în prima jumătate a secolului al XVIII-lea a fost teoria flogiston, propus de chimistul german G.E. Stahl. Ea a explicat combustibilitatea corpurilor prin prezența în ele a unui anumit principiu material de combustibilitate - flogiston și a considerat arderea ca descompunere. Teoria flogistului a generalizat o gamă largă de fapte referitoare la procesele de ardere și prăjire a metalelor, a servit ca un stimulent puternic pentru dezvoltarea unei analize cantitative a corpurilor complexe, fără de care ar fi absolut imposibil să se confirme experimental ideile despre elementele chimice. De asemenea, a stimulat studiul produselor gazoase de ardere în special și a gazelor în general. Ca urmare, a apărut chimia pneumatică, fondatorii căreia au fost J. Black, D. Rutherford, G. Cavendish, J. Priestley și K.V. Scheele.

Procesul de transformare a chimiei într-o știință s-a încheiat cu descoperirile lui A.L. Lavoisier. Odată cu crearea teoriei arderii oxigenului de către el (1777), a început un punct de cotitură în dezvoltarea chimiei, numit „revoluția chimică”. Respingerea teoriei flogistului a necesitat o revizuire a tuturor principiilor și conceptelor de bază ale chimiei, modificări ale terminologiei și nomenclaturii substanțelor. Lavoisier a creat o nouă nomenclatură chimică, a adus prima listă de elemente chimice din istoria noii chimie (un tabel de corpuri simple). Lavoisier a formulat legea conservării masei, a creat o clasificare rațională a compușilor chimici, bazată, în primul rând, pe diferența în compoziția elementară a compușilor și, în al doilea rând, pe natura proprietăților acestora.

Revoluția chimică a dat în cele din urmă chimiei aspectul unei științe independente, care se ocupă de studiul experimental al compoziției corpurilor; a încheiat perioada de formare a chimiei, a marcat o raționalizare completă a chimiei, respingerea finală a ideilor alchimice despre natura materiei și proprietățile ei.

Perioada legilor cantitative: sfârşitul secolului al XVIII-lea - mijlocul secolului al XIX-lea. Principalul rezultat al dezvoltării chimiei în această perioadă a fost transformarea acesteia într-o știință exactă bazată nu numai pe observație, ci și pe măsurare. Legea conservării masei a fost urmată de o serie de noi legi cantitative - legi stoichiometrice: Legea echivalentelor (I.V. Richter); Legea constanței compoziției (J.L. Proust); Legea rapoartelor multiple (J. Dalton); Legea relațiilor volumetrice, sau legea combinației gazelor (J.L. Gay-Lussac); Legea lui Avogadro (A.Avogadro); Legea capacităților termice specifice (P.L. Dulong și A.Tyu Petit); Legea izomorfismului (E. Micherlich); Legile electrolizei (M. Faraday).

J. Dalton, pe baza legii raporturilor multiple și a legii constanței compoziției, a dezvoltat teoria atomică (1808). Dalton a considerat că greutatea atomică este cea mai importantă caracteristică a atomului unui element.

Chimistul suedez J.J. Berzelius a determinat masele atomice ale multor elemente și a dezvoltat o teorie electrochimică a afinității care a explicat combinația de atomi bazată pe conceptul de polaritate a atomilor și electronegativitate.

Claritatea finală în teoria atomo-moleculară a fost introdusă de S. Cannizzaro.

Pentru perioada chimiei clasice dezvoltarea rapidă a științei este caracteristică: au fost create sistemul periodic de elemente, teoria structurii chimice a moleculelor, stereochimia, termodinamica chimică și cinetica chimică. S-au obținut rezultate excelente prin chimia anorganică și sinteza organică. În legătură cu creșterea volumului de cunoștințe despre substanțe și proprietățile sale, a început diferențierea chimiei - alocarea ramurilor sale separate, dobândind trăsăturile științelor independente.

La sfârșitul anilor 20 - începutul anilor 30. În secolul al XX-lea, s-au format idei fundamental noi - mecanica cuantică - despre structura atomului și natura legăturii chimice. Datorită acestui fapt, metoda de formare a unei legături între atomi a fost practic elucidată; în plus, în cadrul abordării mecanicii cuantice, teoria periodicității lui Mendeleev a primit o interpretare fizică corectă.

Crearea unei baze teoretice de încredere a condus la o creștere semnificativă a posibilităților de predicție a proprietăților substanțelor. O caracteristică a chimiei în secolul al XX-lea a fost utilizarea pe scară largă a aparatului fizic și matematic și a diferitelor metode de calcul. O adevărată revoluție în chimie a fost apariția în secolul XX a unui număr mare de noi metode analitice, în primul rând fizice și fizico-chimice (analiza de difracție de raze X, spectroscopie electronică și vibrațională, magnetochimie și spectrometrie de masă, spectroscopie EPR și RMN, cromatografie etc. .). Aceste metode au oferit noi oportunități pentru a studia compoziția, structura și reactivitatea unei substanțe.

O trăsătură distinctivă a chimiei moderne a fost interacțiunea sa strânsă cu alte științe ale naturii, ca urmare a căreia biochimia, geochimia și alte ramuri au apărut la intersecția științelor. Concomitent cu acest proces de integrare, procesul de diferențiere a chimiei în sine a decurs intens. Deși granițele dintre secțiunile chimiei sunt destul de arbitrare, chimia coloidală și de coordonare, chimia cristalină și electrochimia, chimia compușilor macromoleculari și unele alte secțiuni au dobândit caracteristici ale științelor independente.

O consecință inevitabilă a îmbunătățirii teoriei chimice în secolul al XX-lea a fost noile progrese în chimia practică. Succesele chimiștilor în obținerea de substanțe cu proprietăți dorite, printre alte realizări ale științei aplicate, până la sfârșitul secolului al XX-lea, au condus la schimbări fundamentale în viața omenirii.

Structura cunoștințelor chimice și conceptele chimice de bază

Chimia modernă este un domeniu atât de vast al științelor naturale, încât multe dintre secțiunile sale sunt în esență independente, deși discipline științifice strâns legate.

Pe baza obiectelor (substanțelor) studiate, chimia este de obicei împărțită în anorganică și organică. Chimia fizică, inclusiv chimia cuantică, electrochimia, termodinamica chimică și cinetica chimică, se ocupă cu explicarea esenței fenomenelor chimice și stabilirea legilor lor generale pe baza principiilor fizice și a datelor experimentale. Chimia analitică și coloidală sunt, de asemenea, secțiuni independente.

Bazele tehnologice ale producției moderne stabilesc tehnologia chimică.

Chimia este o știință care studiază tiparele care se manifestă la nivel atomic și molecular al organizării materiei. Sarcina chimiei este de a studia structura moleculelor și procesele de schimbare în această structură ca urmare a interacțiunii lor.

Mecanica cuantică, fizica atomică, termodinamica, fizica statistică și cinetica fizică au devenit bazele fundamentale ale chimiei. Chimia teoretică este construită pe baza fizicii. Dar de aici nu rezultă că chimia nu există ca știință independentă: chimia este „derivată” din fizică, dar nu se reduce la ea.

Baza fizică a cunoștințelor chimice sunt cele trei postulate principale ale mecanicii cuantice:

1. ecuația Schrödinger ca moștenitor cuantic al ecuațiilor mecanicii clasice;
2. principiul Pauli, care organizează electronii în funcție de stările de spin și nivelurile de energie;
3. funcția de undă este purtătoarea de informații despre densitatea distribuției de sarcină și spin.

Pe baza acestor postulate, o reacție chimică ar trebui considerată ca un proces fizic de rearanjare a învelișurilor de electroni și rearanjare a nucleelor.

Baza matematică a chimiei a fost stabilirea multor legi cantitative, legi exacte, cel mai înalt nivel de măsurare pentru determinarea constantelor atomo-moleculare, termodinamice și cinetice care caracterizează o substanță și un proces chimic.

Conform abordării sistemice, lumea studiată de chimiști ar trebui să includă elemente, conexiuni, structură, subsisteme, sisteme, supersistem, substrat. În conformitate cu abordarea informațională, obiectele studiate de chimie trebuie să aibă un ciclu de viață care să respecte legile expansiunii spațiale maxime, complicației și degradării. Cu alte cuvinte, abordarea sistemică ne permite să caracterizăm lumea chimică ca fiind statică, iar abordarea informațională ca dinamică. În conformitate cu abordările de sistem și informații, structura cunoștințelor chimice constă în:

1. elemente chimice;
2. legături chimice;
3. structuri chimice;
4. subsisteme chimice sau clase de substanțe chimice;
5. sistemul lumii chimice;
6. supersistem al lumii chimice;
7. substratul lumii chimice;
8. transformarea substantelor chimice.

La nivel chimic, avem de-a face cu un număr foarte mare de particule implicate în procesele mecanice cuantice de schimb de electroni ( reacții chimice). Aceasta determină manifestarea macroscopică a legilor fizicii cuantice în procesele chimice. Concept de bază de chimie - valență - e este o reflexie macroscopică, chimică, a interacțiunilor mecanice cuantice.

Formula chimică empirică Compus arată ce elemente și în ce raport fac parte dintr-un compus chimic. Formula empirică este stabilită empiric. Dar baza formulei empirice a unei anumite substanțe poate fi găsită prin ea formulă moleculară.În chimie, s-au dezvoltat reguli pentru determinarea formulei moleculare. Pentru aceasta se folosesc ecuatii chimice, care reprezintă o modalitate eficientă și simplă de a descrie procesele chimice. Metodologia de compilare a ecuațiilor reacțiilor chimice, ținând cont de natura substanțelor și interacțiunilor specifice, este bine dezvoltată de chimia modernă.

Rezultatele interacțiunii chimice pot fi calculate folosind metodele fizicii, dar aceste calcule ar fi foarte complicate. Pe baza metodelor dezvoltate în chimie, folosind limbajul formulelor și ecuațiilor chimice pentru a descrie o substanță și transformarea acesteia, chimia rezolvă aceste probleme mult mai ușor și mai rapid.

Datorită faptului că chimia a reușit să-și dezvolte propriul limbaj, propria sa descriere fenomenologică a proprietăților substanțelor și transformărilor chimice, chimia a devenit o mare știință cu mult înainte ca mecanica cuantică să dezvăluie esența fenomenelor chimice.

Limbajul chimiei este variat; conține capacitatea de a afișa caracteristicile reacțiilor chimice și diverse proprietăți ale substanțelor. De exemplu, formule structurale arată succesiunea și ordinea spațială a conexiunii atomilor din molecule.

Astfel, nivelul atomo-molecular al organizării materiei, extrem de greu de descris la nivel fundamental, la nivelul mecanicii cuantice, a necesitat dezvoltarea unui limbaj chimic propriu. Astăzi, fizica, care este nucleul chimiei teoretice, servește drept bază pentru dezvoltarea ulterioară a acestei științe. Dezvoltarea chimiei moderne, conceptele sale de bază s-au dovedit a fi strâns legate nu numai de fizică, ci și de alte științe ale naturii, în special biologia.

În conformitate cu opiniile științifice clasice, se disting două forme fizice ale existenței materiei - materia și câmpul. Substanța este o formă de materie care are o masă în repaus (masa în repaus este zero). Toate substanțele sunt corpusculare. Chimia studiază în principal substanțele organizate în atomi, molecule, ioni și radicali. Acestea, la rândul lor, sunt formate din particule elementare: electroni, protoni, neutroni etc.

Dintre substanțele pure, se obișnuiește să se facă distincție simplu(format dintr-un element chimic) și complex(formate din mai multe elemente chimice) substanţe.

Element chimic Un tip de atom cu o anumită sarcină nucleară pozitivă. Toate elementele chimice sunt enumerate în Tabelul periodic al elementelor de către D.I. Mendeleev; fiecare element are propriul său număr de serie (atomic) în sistemul periodic. Valoarea numărului de serie al elementului și valoarea nucleului atomic al aceluiași element sunt aceleași, i.e. Un element chimic este o colecție de atomi cu același număr atomic.

Substanțe simple sunt forme de existență a elementelor chimice în formă liberă. Fiecare element corespunde, de regulă, mai multor substanțe simple (forme alotrope), care pot diferi în compoziție. Substanțele simple pot fi mono- și poliatomice.

Substanțe complexe numiți altfel compuși chimici. Acest termen înseamnă că substanțele pot fi obținute prin reacții chimice combinând din substanțe simple (sinteză chimică) sau separate în elemente într-o formă liberă (substanțe simple) folosind reacții de descompunere chimică (analiza chimică).

În prezent, conceptele de „sinteză” și „analiza” substanțelor chimice sunt folosite într-un sens mai larg. Sinteza se referă la orice proces chimic care duce la producerea substanței necesare și, în același timp, este posibilă izolarea acesteia din amestecul de reacție. Analiza este orice proces chimic care vă permite să determinați compoziția calitativă și cantitativă a unei substanțe sau a unui amestec de substanțe, adică să stabiliți din ce elemente este compusă o anumită substanță și care este conținutul fiecărui element din această substanță. În consecință, se disting analiza calitativă și cantitativă - două componente ale uneia dintre științele chimice - chimia analitică.

Procesele care au loc într-o substanță chimică sau în amestecuri de diferite substanțe sunt reacții chimice. Reacțiile chimice produc întotdeauna substanțe noi. În esență, acesta este procesul de schimbare a structurii unei molecule. Ca urmare a reacției, numărul de atomi dintr-o moleculă poate crește (sinteză), scădea (descompunere) sau rămâne constant (izometrie, rearanjare). În timpul reacției, legăturile dintre atomi și aranjarea atomilor în molecule se modifică.

Reacțiile chimice relevă și caracterizează proprietățile chimice ale unei substanțe.

Materiile prime folosite pentru a desfășura o reacție chimică se numesc reactiviși noi substanțe formate ca rezultat al unei reacții chimice - produși de reacție. Chimia studiază și descrie aceste procese atât la scară macro, la nivel de macrocantități de substanțe, cât și la scară micro, la nivel atomo-molecular.

Niveluri conceptuale ale chimiei moderne

Odată cu dezvoltarea chimiei la nivelul său modern, a dezvoltat patru seturi de abordări pentru rezolvarea problemei principale. Dezvoltarea abordărilor a condus la formarea a patru sisteme conceptuale de cunoștințe chimice:

1. doctrina compoziției (sec. XVII);
2. chimia structurală (sec. XIX);
3. doctrina proceselor chimice (mijlocul secolului XX);
4. chimie evoluționistă (secolul al XX-lea)

Inițial, proprietățile substanțelor erau asociate exclusiv cu compoziția lor, aceasta este esența doctrinei compoziției.

În plus, doctrina compoziției a fost completată de conceptul de chimie structurală, care combină concepte teoretice din chimie care stabilesc o legătură între proprietățile substanțelor nu numai cu compoziția, ci și cu structura moleculelor. În cadrul acestei abordări, a apărut conceptul de „reactivitate”, inclusiv ideea activității chimice a fragmentelor individuale ale unei molecule - atomii ei individuali (și chiar legăturile chimice individuale). Conceptul structural a făcut posibilă transformarea chimiei dintr-o știință predominant analitică într-o știință sintetică.

Apoi a fost dezvoltată doctrina proceselor chimice. În cadrul acestui concept, folosind metodele cineticii fizice și termodinamicii, au fost identificați factorii care afectează direcția și viteza transformărilor chimice și rezultatele acestora. Chimia a dezvăluit mecanismele de control al reacțiilor și a propus modalități de modificare a proprietăților substanțelor rezultate.

Ultima etapă a dezvoltării conceptuale a chimiei este asociată cu utilizarea în ea a unor principii implementate în chimia naturii vii. În cadrul chimiei evolutive, se efectuează o căutare a unor astfel de condiții în care are loc auto-îmbunătățirea catalizatorilor de reacție în procesul de transformări chimice. În esență, vorbim despre auto-organizarea proceselor chimice care au loc în celulele organismelor vii.

Fiecare nouă etapă conceptuală în dezvoltarea chimiei înseamnă nu o respingere a abordărilor utilizate mai devreme, ci o încredere în ele ca bază. Aceasta constituie logica dezvoltării chimiei ca știință.

Sarcina dublă a chimiei moderne

Ca și alte componente ale științelor naturale, chimia are numeroase aplicații practice. Dar caracteristica sa esențială este aceea Chimia își creează în mare parte propriul obiect de studiu.

O mare varietate de cercetări în ea vizează dezvăluirea tiparelor de transformări chimice care sunt realizate artificial, la obținerea și studierea substanțelor, dintre care majoritatea nu apar în natură.

Scopul principal al chimiei moderne, în jurul căruia se construiește toată munca de cercetare, este obținerea de substanțe cu proprietățile dorite. Acesta este ceea ce definește conținutul. dublă sarcină centrală a chimiei: studiul genezei proprietăților substanțelor și dezvoltarea pe această bază a metodelor de obținere a substanțelor cu proprietăți prestabilite.

Întrebări pentru autocontrol

1. Care este problema fundamentală dublă a chimiei?
2. Extindeți relația dintre cunoștințele fizice, chimice și biologice.
3. Care este subiectul cunoașterii științei chimice și a problemelor sale?
4. Numiți și descrieți principalele etape istorice ale dezvoltării chimiei ca știință.
5. Care este conținutul și semnificația istorică a alchimiei?
6. Care sunt principalele metode și concepte de cunoaștere în chimie.
7. Ce este chimia evolutivă?
8. Care este diferența dintre biochimia și chimia vieții?

1. Azimov A. Scurtă istorie a chimiei: dezvoltarea ideilor și ideilor despre chimie. M., 1983.
2. Bernal J. Apariția vieții. M., 1969.
3. Brown T., Lemay T.Yu. Chimia este în centrul științelor. M., Mir, 1983.
4. Vernadsky V.I. Structura chimică a biosferei Pământului și a mediului său. M., 1965.
5. Dubnishcheva T.Ya. Concepte ale științelor naturale moderne. Novosibirsk, 1997.
6. Istoria doctrinei procesului chimic. Istoria generală a chimiei. M., 1981.
7. Kuznetsov V.I. Chimie generală. Tendințe de dezvoltare. M., 1989.
8. Kuznetsov V.I. etc.Ştiinţele naturii. M., 1996.
9. Pauling L. Chimie generală. M., Mir, 1964.
10. Solovyov Yu.I. Istoria chimiei. M., 1983.
11. Formarea chimiei ca știință. Istoria generală a chimiei. M., 1983.
12. Teyler R.D. Originea elementelor chimice. M., 1975.

versiune tipărită