Наука химия и ее предмет

3

Содержание

Введение                                                                                                         3

1. Становление химии как науки                                                                 5

2. Основные принципы химического взаимодействия                              10

3. Важнейшие особенности и направления современной химии            11

4. Процессы химической эволюции                                                           26

Заключение                                                                                                   32

Список использованной литературы                                                         33

Введение

Актуальность темы исследования курсовой работы заключается в том, что  мы живем в мире веществ, а они окружают нас повсюду. Из них состоят звезды и планеты, моря и горы, растения и животные. Из разнообразных веществ построены и наши организмы. Мы дышим кислородом воздуха, пьем воду, принимаем пищу.

Вещества постоянно изменяются. Каждую секунду в мире происходит неисчислимое множество процессов, в результате которых одни вещества превращаются в другие. В закрытом помещении, в котором находятся люди, воздух изменяет свой состав. Кислород, расходуемый на дыхание, постепенно заменяется углекислым газом – диоксидом углерода. Одновременно в организмах людей происходит окисление органических веществ.

На нашей планете постоянно образуются одни вещества и расходуются другие. Эти процессы происходят сравнительно медленно по сравнению со временем жизни человека. Тем не менее, за миллиарды лет существования Земли состав ее атмосферы и других геосфер не раз существенно менялся.

Постепенное превращение семечка в цветущее, а затем плодоносящее растение; изменения в организмах животных; рост, развитие и старение человека сопровождается разнообразными превращениями веществ. Все это изучает химия.

Целью написания курсовой работы является исследование науки химии, ее предмета и роли в обществе.

В соответствии с поставленной целью в курсовой работе определены следующие задачи:

- изучить становление химии как науки;                                                                

- определить основные принципы химического взаимодействия;                             

- исследовать важнейшие особенности и направления современной химии;           

- изучить процессы химической эволюции.

Методологической базой для написания курсовой работы послужили труды следующих авторов: Афанасьева В.Г., Бабушкина А.Н., Ващекина Н.П., Горелова А.А., Дубнищева Т.Я., Потеева М.И. и других авторов.                                                          

1. Становление химии как науки

Вещества и их взаимные превращения являются предметом изучения химии. Химия – это наука о веществах и законах, которым подчиняются их превращения.

Слово "химия " получило широкое распространение с начала 18 века. На многих языках оно имеет сходное звучание: chemistry (кемистри) – на английском, Chemie (хе'ми) – на немецком. Корни "хем" или "хим" содержатся в соответствующих терминах и на многих других языках. Однако до сих пор не удалось установить, когда возникло слово "химия" и какой смысл в него первоначально вкладывался.

Многие исследователи склоняются к тому, что это слово происходит от "Кеми" – "Черная страна". Так в древней Греции называли Египет, где зародилось "священное искусство химии". Это же слово относилось к цвету почвы в долине Нила. Смысл такого названия – "египетская наука". Однако в древнегреческом языке были другие близкие по звучанию слова. "Химос" или "хюмос" означало "сок"; это понятие встречается в рукописях, содержащих сведения по медицине и способам приготовления лекарств. "Хима" или "хюма" переводится как литье и относится к искусству выплавки металлов. "Хемевсис" означает "смешивание", являющееся важнейшей операцией большинства химических процессов. Термин "химия" в смысле "настаивание", "наливание" первым употребил греческий философ и естествоиспытатель Зосима Панополитанский (ок. 350–ок. 400) на рубеже 4 и 5 веков.

Химия как наука возникла в 16–17 веках. В это время в Западной Европе прошла череда тесно связанных революций. Религиозная революция – Реформация – дала новое толкование богоугодности земных дел. Научная революция создала новую, механистическую картину мира, включающую понятия гелиоцентризма, бесконечности, подчиненности естественным законам, их математическое описание. В ходе промышленной революции возникла фабрика – система машин с использованием энергии ископаемого топлива. Социальная революция разрушила феодальное общество и привела к становлению буржуазного общества.

Физика Галилео Галилея (1564–1642) и Исаака Ньютона базировалась на механицизме и абстрагировалась от особенностей индивидуального объекта. Химия же не могла выразить свой предмет чисто количественно и оставалась мостом между миром количества и миром качества. Тем не менее, она развивалась в рамках, определенных[ ньютоновской картиной мира.

Основы рационализма и экспериментального метода в химии заложил Роберт Бойль. В своем труде "Химик-скептик" он развил представления о химических атомах – корпускулах. Различия в их форме и массе объясняют качества индивидуальных веществ. Атомистические представления в химии подкреплялись идеологической ролью атомизма в европейской культуре: человек-атом стал моделью человека, положенной в основу новой социальной философии.

Металлургическая химия, имевшая дело с реакциями горения и прокаливания металлов, привлекла внимание к образующимся при этом газам. На границе 16 и 17 веков появилась первая научная химическая теория – теория флогистона, то есть вещества горючести, удаляющегося с помощью воздуха из веществ во время их горения. Она освободила химию от продержавшейся 2 тысячи лет системы Аристотеля, однако позднее и сама была опровергнута. Особая заслуга в этом опровержении принадлежит Михаилу Васильевичу Ломоносову, который на основании опытов по обжигу открыл закон сохранения массы в химических реакциях и смог дать правильное объяснение процессам горения и окисления веществ как взаимодействия его с частицами воздуха. Последующие открытия диоксида углерода, кислорода и водорода дали возможность французскому химику Антуану Лорану Лавуазье (1743–1794) создать основы кислородной теории горения и окисления, окончательно похоронив теорию флогистона.

Совершенствование химико-аналитических методов позволило обнаружить большое число новых химических элементов. Первым датированным открытием неметалла стало получение белого фосфора в 1669 году, первым открытием металла – выделение кобальта в 1735 году. До конца 18 века список химических элементов пополнило еще полтора десятка названий, в том числе никель, фтор, хлор. Были открыты многие важнейшие неорганические соединения: сероводород, оксиды азота, некоторые соли. Из природных продуктов удалось выделить несколько десятков органических соединений.

Химия – вполне самостоятельная часть естествознания. Однако эта единая, по существу, наука постепенно разделилась на более мелкие части. У каждой из них свои предметы и методы исследования.

Уже в 18 веке начала формироваться так называемая минеральная химия. Сейчас этот раздел химии мы называем неорганической химией – в отличие от органической химии, которая первоначально исследовала вещества, образующиеся в живых организмах. Позднее были выделены в самостоятельные разделы еще две важнейшие области химии – аналитическая и физическая химия.

Дать точное определение каждому из этих разделов очень сложно, хотя в целом разница между ними вполне очевидна. Так, невозможно кратко ответить на вопрос: что такое неорганическая химия. Одно из наиболее удачных, хотя и не совсем полных определений звучит так: неорганическая химия – это экспериментальное исследование и теоретическая интерпретация свойств и реакций всех элементов и всех их соединений, кроме большинства углеводородов и большинства их соединений.

Теоретическую основу неорганической химии составляет учение о Периодическом законе, созданное русским ученым энциклопедистом Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834–1907). Несмотря на то, что этому закону уже более 100 лет, он по-прежнему является важнейшим инструментом для объяснения свойств и реакций химических элементов и их соединений. В недрах неорганической химии постоянно возникают более мелкие подразделы, относящиеся к изучению химии либо отдельных классов соединений, либо конкретных элементов, например, химия кислот, химия фосфора, химия благородных газов.

Основные задачи современной неорганической химии – изучение строения, свойств и химических реакций простых веществ и соединений, взаимосвязи строения со свойствами и реакционной способностью веществ, разработка методов синтеза и глубокой очистки веществ, общих методов получения неорганических материалов.

Предмет изучения органической химии некогда ограничивался соединениями углерода, имеющими растительное и животное происхождение. В наше время органическая химия – это наука, изучающая соединения углерода с другими элементами, как природные, так и синтетические.

Ежегодно число синтезированных органических соединений возрастает на 250–300 тысяч. Оно превышает число известных неорганических соединений в десятки раз.

Многообразие органических соединений определяется уникальной способностью атомов углерода соединяться друг с другом простыми и кратными связями, образовывать соединения с практически неограниченным числом атомов, связанных в цепи, циклы, каркасы, образовывать прочные связи почти со всеми химическими элементами.

Основным методом органической химии является синтез. Теория химического строения органических веществ базируется на положениях, впервые сформулированных русским химиком Александром Михайловичем Бутлеровым (1828–1886). В органической химии можно выделить области исследований соединений, относящихся к различным классам и имеющих различное происхождение: химия ароматических соединений, химия природных соединений, нефтехимия.

До сих пор ведутся споры, можно считать самостоятельным разделом химии аналитическую химию. Вряд ли они состоятельны. Анализ – важнейший метод химии. До первой половины 19 века именно аналитическая химия была основным разделом химии. Аналитическая химия – это наука об определении химического состава веществ и, в некоторой степени, химического строения соединений.

Родоначальником научной аналитической химии считают английского физика и химика Роберта Бойля (1627–1691), который первым ввел понятие "химический анализ". Без тщательного, точного анализа развитие химии невозможно. Любой синтез обязательно сопровождается анализом. Для современных технологий необходимы особо чистые вещества, а содержание ничтожных долей примесей в них можно определить лишь аналитическими методами.

Основная цель аналитической химии – обеспечить точность, высокую чувствительность, быстроту, избирательность анализа. Развитие аналитической химии привело к возникновению химической диагностики, позволяющей непрерывно определять различные характеристики протекающих процессов и образующихся веществ.

На грани исследований физических и химических явлений возникла физическая химия. Изучение тепловых эффектов химических реакций породило термохимию. Химические процессы, протекающие под действием электрического тока, стали основой электрохимии. В основу современной физической химии легли также учения о растворах, о скоростях и механизмах химических реакций, о строении молекул и многие другие. Физическая химия – это наука об общих законах, определяющих строение и химические превращения веществ в различных условиях.

Термин "физическая химия" принадлежит русскому ученому Михаилу Васильевичу Ломоносову (1711–1765), который в 1752 году впервые прочитал студентам Петербургского университета курс этой науки. Она исследует химические явления с помощью теоретических и экспериментальных методов физики.

Физическая химия является основным теоретическим фундаментом современной химии. В последние годы все большее внимание уделяется углубленному анализу общих закономерностей химических превращений на молекулярном уровне; широкому использованию математического моделирования; изучению воздействия на химические процессы сверхвысоких и сверхнизких температур и давлений, радиации и магнитного поля.