Химия и ее роль в развитии естественнонаучных знаний

Химия и ее роль в развитии естественнонаучных знаний

 

 

Введение

1.Период алхимии- с древности до XVI в. Нашей эры

 2.  Период открытия основных законов химии

3. Системный подход в  химии

 Заключение

 Список используемой литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Формирование современного естествознания – это процесс  очень сложный и многоплановый, включающий рассмотрение систем наук о природе, или естественных наук, взятых в их взаимной связи, в развитии этих наук в различные исторические эпохи. Одной из важнейших таких систем естествознания, на мой взгляд, является химическая наука. Современная химия развивается стремительными темпами, плодотворно сотрудничая с физикой, математикой, биологией и другими науками.

Истоки химических знаний лежат в глубокой древности. В их основе – потребность человека получить необходимые вещества, объяснить взаимодействие веществ для своей жизнедеятельности.

Химия очень тесно связана  с производством материальных ценностей  и является больше практической наукой. Современные достижения химии в ее практической деятельности вносят большой вклад в общее миропонимание, в развитие естественнонаучных знаний, существенно отражаются на состоянии взаимодействия общества с природой. Добавляемые химией и химической производственной практикой знания о природе, о вещах и превращениях веществ, являются основой для формирования мировоззрения человека, развития общих представлений о мире, о природе человека, его деятельности.

Еще с древних времен и  вплоть до наших дней в развитии научной, в том числе и химической мысли, почти по всем направлениям можно констатировать позитивный и безостановочный прогресс. Научные знания продолжают постоянно углубляться и совершенствоваться.

Для формирования у современного человека естественнонаучного способа  мышления, целостного мировоззрения  необходимы и знания основных положений  химии, как одной из важнейших  наук, ее исторического развития и  современного понимания роли химии  для жизни и деятельности человека.

Роль вещества и знаний о веществе, природа химических знаний, пути и средства их формирования в  историческом развитии - вот то, с  чего в можно начать изучение влияния химии на формирование и развитие современного естествознания.

 

1.Период алхимии- с древности до XVI в. Нашей эры.

 

Происхождение термина «химия»  не выяснено до сих пор, хотя по этому  вопросу существует несколько версий. Согласно одной из них, это название произошло от египетского слова  «хеми», что означало Египет, а также «черный». Жрецы Древнего Египта были выдающимися мастерами химических ремесел, а химию постепенно стали называть «египетской наукой».

Историки науки переводят  этот термин также как «египетское  искусство». Таким образом, в этой версии слово химия означает искусство  производить необходимые вещества, в том числе и искусство превращать с помощью философского камня обыкновенные металлы в золото и серебро или их сплавы.

Рассмотрим основные периоды  развития химической науки.

Первые сведения о химических превращениях люди получили, занимаясь  различными ремеслами, когда красили  ткани, выплавляли металл, изготавливали  стекло. Тогда появились определённые приёмы и рецепты, но химия ещё  не была наукой. Уже тогда химия  была нужна человечеству в основном для того, чтобы получать от природы  все необходимые для жизнедеятельности  человека материалы - металлы, керамику, известь, цемент, стекло, красители, лекарства, драгоценные металлы. Основной задачей  было получение веществ с необходимыми свойствами.

Химия, как одна из наук, изучающих  явления природы, зародилась в Древнем  Египте еще до нашей эры, одной  из самых технически развитых стран  в те времена.

Можно выделить основные типы наивысшего развития алхимии:

- греко-египетском;

- арабском;

- западно-европейском.

В Древнем Египте время  химия считалась божественной наукой, ее секреты тщательно оберегались  жрецами. Несмотря на это, некоторые  сведения просачивались за пределы  страны и доходили до Европы через  Византию.

Увеличивающийся спрос на золото подтолкнул металлургов к  поиску способов превращения (трансмутации) неблагородных металлов (железа, свинца, меди и других) в золото. Алхимический характер древней металлургии связал ее с астрологией и магией. Каждый металл имел астрологическую связь с соответствующей планетой. Погоня за философским камнем позволила углубить и расширить знания о химических процессах. Получила развитие металлургия, были усовершенствованы процессы очистки золота и серебра. Однако в период правления императора Диоклетиана в Древнем Риме алхимия стала преследоваться. Возможность получения дешевого золота напугала императора и по его приказу были уничтожены все труды по алхимии.

Значительную роль в запрете  алхимии впоследствии сыграло христианство, которое рассматривало ее уже  как дьявольское ремесло.

После завоевания арабами  Египта в VII в. н. э. алхимия стала  развиваться в арабских странах. Самым выдающимся арабским алхимиком  был Джабир ибн Хайям, известный в Европе как Гебер. Он описал нашатырный спирт, технологию приготовления свинцовых белил, способ перегонки уксуса для получения уксусной кислоты. Основополагающей идеей Джабира являлась теория образования всех известных тогда семи металлов из смеси ртути и серы как двух основных составляющих. Эта идея предвосхитила деление простых веществ на металлы и неметаллы.

Развитие арабской алхимии  шло двумя параллельными путями. Одни алхимики занимались трансмутацией металлов в золото, другие искали эликсир жизни, дававший бессмертие.

Появление алхимии в странах  Западной Европы стало возможным  благодаря крестовым походам. Тогда  европейцы позаимствовали у арабов научно-практические знания, среди  которых была алхимия. Европейская  алхимия попала под покровительство  астрологии и поэтому приобрела  характер тайной науки. Имя самого выдающегося  средневекового западноевропейского  алхимика осталось неизвестным, известно лишь, что он был испанцем и жил  в XIV веке. Он первым описал серную кислоту, процесс образования азотной  кислоты, царской водки.

Несомненной заслугой европейской  алхимии было изучение и получение  минеральных кислот, солей, спирта, фосфора. Алхимиками была создана химическая аппаратура, разработаны различные химические операции: нагревание на прямом огне, водяной бане, прокаливание, перегонка, возгонка, выпаривание, фильтрование, кристаллизация и другие. Таким образом, были подготовлены соответствующие условия для развития химической науки.

 

   2.Период открытия основных законов химии

 

Проблема химического  состава веществ была главной  в развитии химии вплоть до 30-40 гг. прошлого века. В это время мануфактурное  производство сменилось машинным, а для последнего была необходима широкая сырьевая база. В промышленном производстве стала преобладать переработка огромных масс вещества растительного и животного происхождения. В производстве стали участвовать вещества с различными (часто противоположными) качествами, состоящие лишь из нескольких химических элементов органического происхождения: углерод, водород, кислород, сера, фосфор. Объяснение этому широкому разнообразию органических соединений, возникших на базе ограниченного числа химических элементов, ученые стали искать не только в составе, но и в структуре соединения этих элементов.

Кроме того, многочисленные лабораторные эксперименты и опыты  убедительно доказывали, что свойства полученных в результате химических реакций веществ зависят не только от элементов, но и от взаимосвязи  и взаимодействия элементов в  процессе реакции. Поэтому химики стали  все больше обращаться к проблеме структуры вещества и взаимодействию составных элементов вещества.

Первым ученым, который  добился значительных успехов в  новом направлении развития химии, стал английский химик Джон Дальтон, который вошел в историю химии  как первооткрыватель закона кратных  отношений и создатель основ  атомной теории. Все свои теоретические  выводы он получил на основе сделанного им самим открытия, что два элемента могут соединяться друг с другом в разных соотношениях, но при этом каждая новая комбинация элементов  представляет собой новое соединение.

Подобно древним атомистам, Дальтон исходил из положения  о корпускулярном строении материи, но, основываясь на сформулированном Лавуазье понятии химического элемента, полагал, что все атомы каждого  отдельного элемента одинаковы и  характеризуются тем, что обладают определенным весом, который он назвал атомным весом. Таким образом, каждый элемент обладает своим атомным  весом, но этот вес относителен, так  как абсолютный вес атомов определить невозможно. В качестве условной единицы  атомного веса элементов Дальтон  принимает атомный вес самого легкого из всех элементов - водорода, и сопоставляет с ним вес других элементов. Для экспериментального подтверждения этой идеи необходимо, чтобы элемент соединился с водородом, образуя определенное соединение. Если этого не происходит, то необходимо, чтобы данный элемент соединялся с другим элементом, о котором  известно, что он способен соединяться  с водородом. Зная вес этого другого  элемента относительно водорода, можно  всегда найти отношение веса данного  элемента к принятому за единицу веса водорода.

Рассуждая таким образом, Дальтон составил первую таблицу атомных весов. Эта таблица и была самой важной работой Дальтона, но в ряде аспектов она оказалась ошибочной. Основное заблуждение Дальтона состояло в убеждении, что при образовании молекулы атомы одного элемента соединяются с атомами другого элемента попарно. Хотя уже в то время было накоплено достаточно данных, свидетельствующих о том, что подобное сочетание атомов «один к одному» не является общим правилом.

Для того чтобы атомная  теория Дальтона могла получить свой научный статус в химии, надо было объединить ее с молекулярной теорией, которая предполагала существование  частиц (молекул), образованных из двух или более атомов и способных  в химических реакциях расщепляться на составные атомы.

Поворотный этап в развитии химической атомистики связан с именем шведского химика Иенса Якоба Берцелиуса, который вслед за Дальтоном внес особенно большой вклад в создание атомной теории.

Когда Дальтон предложил  свою атомную теорию и установил  закон кратных отношений, молодой  шведский химик Берцелиус, руководимый  стремлением найти закон образования  химических соединений, тщательно изучил вопрос об их составе. Проведя не одну сотню анализов, он представил столько  доказательств, подтверждающих закон  постоянства состава, что химики были вынуждены признать справедливость этого закона, а следовательно, принять и атомистическую теорию, которая непосредственно вытекала из закона постоянства состава.

 

   3.Системный подход в химии

 

Основоположником системного подхода в химии стал русский  химик Д.И. Менделеев. После посещения  конгресса Менделеев приступил  к изучению элементов и обратил  особое внимание на периодичность изменения  валентности у элементов, расположенных в порядке возрастания атомных весов.

Менделеев считал, что любое  точное знание составляет систему, в  основе которой должен быть единый систематизирующий фактор. В качестве такого фактора он выбрал атомный  вес, полагая, что последний является главной характеристикой всех химических элементов.

Основываясь на увеличении и уменьшении валентности элементов  в соответствии с их атомным весом, Менделеев разделил элементы на периоды (отсюда название «периодическая система  элементов»). Первый период включает только один водород, затем следуют два  периода по семь элементов в каждом, а затем периоды, содержащие более  семи элементов. Такая периодическая  система элементов была яснее  и нагляднее, чем график. Благодаря  форме таблицы мировое сообщество ученых отдало приоритет открытия периодической  системы именно Менделееву, а не другим ученым, которые к тому времени  также систематизировали элементы, но в других формах.

Во времена Менделеева было известно всего 62 химических элемента. Поэтому в таблице оказались пустые клетки (пробелы). Наличие этих пробелов он объяснил не несовершенством самой таблицы, а тем, что соответствующие элементы пока еще не открыты. Впоследствии эти элементы были открыты химиками и их свойства оказались именно такими, как предсказал Менделеев.

Хотя классификация Менделеева была выдающимся научным достижением, получила широкое распространение  и стала подлинно научной системой химических знаний, она не была идеальной  и совершенной. Первый недостаток таблицы  заключался в том, что водород  как одновалентный элемент был  помещен в начале I группы. Однако химики тогда еще не пришли к единому  мнению относительно того, следует  ли помещать водород в эту группу, так как водород не похож в  химическом отношении на другие элементы этой группы. Этот и ряд других недостатков  таблицы позволил нескольким ученым внести в нее усовершенствования, последнее из которых было сделано после открытия явления радиоактивности.

По мере совершенствования  периодическая система элементов  завоевывала у химиков всеобщий авторитет, так как объясняла  многие факты, а самое главное, указывала  на существование глубокой зависимости  между различными элементами, выводила свойства химических элементов из их порядкового номера в таблице  Менделеева.