Химия как наука. Основные проблемы современной химии

 

Министерство  образования и науки РФ

Федеральное Агенство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

Северо-Кавказскии государственный технический университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат 

По  дисциплине: Концепции современного естествознания. 
 

Тема: Химия как наука. Основные проблемы современной химии. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила: студентка 1 курса, спец. - юриспруденция

Группы  Юб-101

Асланян С.Л

Проверил: доцент кафедры ФиЭ………………………

БеляеваЕ. Н 
 
 
 
 
 

План. 
 
 

Введение

1.Зарождение  и развитие химического искусства  с древнейших времен.

2.Химия как наука

3. Основные этапы развития химии

4. Алхимия как феномен средневековой культуры..

5. Возникновение и развитие научной химии. Истоки химии 

6. Лавуазье: революция в химии

7. Зарождение современной химии и ее проблемы в 21 веке

8.Роль химии в современном мире

Заключение 

Список литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Зарождение  и развитие химического  искусства с древнейших времен 

Химия относится  к естественным наукам, которые изучают окружающий нас материальный мир. Материальные объекты, составляющие предмет изучения химии – это химические элементы и их разнообразные соединения. Изначально основными проблемами химии были получение веществ с полезными свойствами, позднее – объяснение причин происхождения и обусловленности различных свойств веществ. 

Слово «химия» (chemeia), вероятно, связано с очень древними понятиями, обозначающими наливание, настаивание. Слово «химеия» греки  производили от «хюмос» - сок, «хюма» - литье, поток, а «химевсис» - смешивание. Древнекитайское «ким» означало золото. Химия в вольном переводе с китайского означает «наука об изменениях». Древнеегипетское chemi – «чернозем», название Египта. Название «химия», обозначающее искусство превращать неблагородные металлы в золото и серебро, встречается в указе римского императора Диоклетиана (296 г.н.э.). Термин «химия» в более современном произношении – «химейа» - впервые употребил греческий философ и естествоиспытатель Зосима Панополитанский во второй половине IV в. Этим термином он обозначил процессы настаивания. 

Во все исторические эпохи человек стремился осуществить  превращение веществ. Химия как  наука о веществах и их превращениях сформировалось приблизительно к концу XVIII века. Но истоки химического искусства  находятся в глубокой древности, когда люди в ходе повседневной практической деятельности имели возможность наблюдать и использовать для своих целей различные химические процессы. Древняя «химия» представляла собой некоторую совокупность сведений практического характера. Первоначальное накопление химических знаний осуществлялось в области ремесленной прикладной химии. В первую очередь эти сведения касались процессов выплавки и обработки металлов. Еще в древности возникли ремесла, в основе которых лежали химические процессы: выплавка металлов, получение стекла, керамики, красителей, лекарств, ядов, освоение бальзамирования и т.д. 

Первыми металлами, которые использовались человечеством, были медь, свинец, золото и серебро. В древности широко использовался  также сплав золота с серебром (егип. – азем, греч. – электрон).  

Начиная с III тыс. до н.э. человечество стало использовать олово. Одновременно широкое распространение  получил сплав меди с оловом –  бронза, что явилось началом новой  эпохи развития человечества, получившее название «бронзовый век». 

Высокий уровень  развития техники обжига, усовершенствование высокотемпературных технологий привели  к изготовлению изделий из железа приблизительно в середине II тыс. до н.э. В древности железо обычно изготавливали  в горнах так называемым сыродутным способом с применением древесного угля. Постепенно техника выплавки и обработки железа достигла очень высокого уровня. Наступил «железный век». Возникновение металлургии позволило человечеству практически овладеть двумя важнейшими химическими процессами: обжигом – окислением металла и обратным превращением – восстановлением оксида в металл. Металлы стали основным естественным объектом, при изучении которого возникло понятие о веществе и его превращениях. 

Ртуть стала  использоваться позже – в III-II вв. до н.э., хотя есть данные о находках ртути, относящихся к XVI-XV вв. до н.э. Ртуть получали нагреванием киновари (HgS). На рубеже новой эры был разработан способ извлечения золота из руды ртутным методом (из амальгамы путем выпаривания ртути). 

По свидетельству  дошедших до нас письменных источников, в начале I тысячелетия н.э. широкое  распространение получило искусство  подделки металлов – изготовление сплавов, похожих на золото, серебро  или электрон. Подобные подделки делали обычно на основе меди с самыми разнообразными добавками, в числе которых были олово, ртуть, свинец, окись цинка, мышьяк и др. Тогда же получило распространение изготовление изделий из латуни (сплава меди с цинком). 

Другим важным ремеслом, требовавшим «химических» навыков, было производства красителей. И в Месопотамии, и в Египте уже в глубокой древности было развито получение как минеральных красок (сурик, белила, сажа и др.), так и красителей, выделенных из растительных и животных организмов. Например, для окраски в желтый цвет использовали корень куркумы, а известный по меньшей мере со II тыс. до н.э. красно-малиновый краситель, пурпур, получали из моллюсков. 

Помимо прямого, в древности существовали и протравные способы крашения. Последний предполагал  использование специальных закрепляющих краситель веществ – протрав, в качестве которых употребляли алюминиевые квасцы, сульфат и ацетат железа, танниды из плодов и древесины различных растений и проч. Мыловарение, получение клея, скипидара, выделение смол и масел и множество других ремесел стали первым опытом химического производства. 

К числу наиболее древних ремесленных производств  относится изготовление стекла и  керамики, в том числе и глазурованной. В состав глазури входила глина, растертая с поваренной солью, а позднее и сода, и окрашивающие добавки окислов металлов. Вероятно, именно смеси для глазуровки керамических изделий послужили исходным материалом для приготовления стекла. Самые древние стеклянные бусины были сделаны в Древнем Египте около 2500 г. до н.э., хотя широкое распространение стекло (в основном окрашенное соединениями металлов) получило примерно к XV в. до н.э. 

К древним ремеслам, которые, наряду с перечисленными выше, сыграли впоследствии важную роль в  развитии экспериментальной химии, следует отнести фармацию. Издавна в качестве лекарственных средств использовались, экстракты различных растительных и животных организмов, а также сера, некоторые минералы и металлы. Уже одна из древнейших сохранившихся рукописей Древнего Египта «Папирус Эберса» (XVI в. до н.э.) содержит рецепты изготовления фармацевтических средств. 

К достижениям  древних химиков-практиков следует  отнести изобретенные в Китае  способы изготовления бумаги и фарфора, а также пороха. Составные части  пороха – селитра, сера и уголь  – были известны, по-видимому, задолго до нашей эры, однако первые описания его образцов относятся лишь к середине I тысячелетия н.э. 

Итак, в древности  были развиты многие ремесленно-химические производства, а круг используемых человечеством веществ был довольно широк. Однако, несмотря на весьма обширные навыки оперирования с веществами, практики, занимавшиеся ремесленными производствами, по-видимому, не задумывались над сущностью производимых ими операций и часто не замечали ни какой связи между отдельными процессами. 

В древности  не существовало понятия об определенных, обладающих неизменными свойствами веществах, а химики-ремесленники обычно отличали одно вещество от другого (и  соответственно давали ему обозначение) на основании наблюдаемых различий или сходства внешнего вида (цвета, блеска) и устойчивости веществ. По эти признакам, например, многие сплавы золота принимались за разновидности самого золота, а некоторые минералы, блестящие или окрашенные, принимались за металлы. Одно и тоже вещество, полученное разными способами, могло восприниматься как разные вещества. Например, самородную ртуть (живое серебро) отличали от искусственной, получаемой из киновари (гидраргирум). Эти примеры показывают, что восприятие эмпирических фактов химиками-практиками в древности происходило лишь на уровне обыденного сознания без попытки осмысления и обобщения приобретенных практических навыков. Однако накопленный в течение многих веков богатейший практический опыт послужил основой для знакомства наших предков с разнообразными веществами и их свойствами, что явилось важной в историческом отношении ступенью в возникновении и развитии химических знаний. 
 

2.Химия как наука

Химия - наука о веществах, их строении, свойствах и превращениях. В широком понимании, вещество - это любой вид материи, обладающий собственной массой, например элементарные частицы. В химии понятие вещества более узкое, а именно: вещество - это любая совокупность атомов и молекул.  

Превращения веществ, сопровождающиеся изменением состава  молекул, называются химическими реакциями. Традиционная химия изучает реакции, которые происходят на макроскопическом уровне (в лаборатории или в окружающем мире), и интерпретирует их на атомно-молекулярном уровне. Известно, например, что сера горит на воздухе голубым пламенем, давая резкий запах. Это - макроскопическое явление.  

Современная химия  способна изучать химические реакции  с участием отдельных молекул, обладающих строго определенной энергией. Пользуясь  этим, можно управлять течением химических реакций, подавая энергию в определенные участки молекулы. Управление химическими процессами на молекулярном уровне - одна из основных особенностей современной химии. 

Химия как метод  изучения химических свойств и строения веществ является чрезвычайно многогранной и плодотворной наукой. На сегодняшний день известно около 15 млн. органических и около полумиллиона неорганических веществ, причем каждое из этих веществ может вступать в десятки реакций, и каждое из них имеет внутреннее строение. Внутреннее строение определяет химические свойства; в свою очередь, по химическим свойствам мы часто можем судить о строении вещества.  

Современная химия  настолько разнообразна как по объектам, так и по методам их исследования, что многие ее разделы представляют собой самостоятельные науки. Взаимодействие химии и физики дало сразу две науки: физическую химию и химическую физику, причем эти науки, несмотря на сходство названий, изучают совершенно разные объекты. Физическая химия исследует вещества, состоящие из большого числа атомов и молекул, с помощью физических методов и на основе законов физики. Химическая физика основной упор делает на физическом исследовании элементарных химических процессов и строения молекул, ее предметом являются отдельные частицы вещества. 

Одним из передовых  направлений химии является биохимия - наука, изучающая химические основы жизни. 

Чрезвычайно интересные результаты получены в области космической  химии, которая занимается химическими  процессами, протекающими на планетах и звездах, а также в межзвездном  пространстве. 
 

Самой молодой  областью химии является возникшая  буквально в последнее десятилетие  математическая химия. Ее задача - применение математических методов для обработки химических закономерностей, поиска связей между строением и свойствами веществ, кодирования веществ по их молекулярной структуре, подсчета числа изомеров органических веществ. Современная химия самым тесным образом взаимодействует со всеми другими областями естествознания. Ни одно серьезное химическое исследование не обходится без использования физических методов для установления структуры веществ и математических методов для анализа результатов.  

Основу химии  составляют атомно-молекулярная теория, теория строения атомов и молекул, закон  сохранения массы и энергии и  периодический закон. 

Химия как наука

Химия как самостоятельная  дисциплина определилась в XVI—XVII веках, после ряда научных открытий, обосновавших механистическую картину мира, развития промышленности, создания фабрик, появления  буржуазного общества. Однако из-за того, что химия, в отличие от физики, не могла быть выражена количественно, существовали споры, является ли химия количественной воспроизводимой наукой или это некий иной вид познания. В 1661 году Роберт Бойль создал труд «Химик-скептик», в котором объяснил разность свойств различных веществ тем, что они построены из разных частиц (корпускул), которые и отвечают за свойства вещества. Ван Гельмонт, изучая горение, ввёл понятие газ для вещества, которое образуется при нём, открыл углекислый газ. В 1672 году Бойль открыл, что при обжиге металлов их масса увеличивается, и объяснил это захватом «весомых частиц пламени».