Фундаментальные понятия химии

     ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ  БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

     ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  ФАКУЛЬТЕТ

     КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКОЙ ХИМИИ 
 
 
 
 
 
 

     Фундаментальные понятия химии  и их эволюция

     Атом. Молекула. Структура. Химическое соединение 
 
 
 
 
 
 

     Проверила:

     Никитина В.С 
 
 
 
 

     Уфа - 2010

     Содержание

     Введение           3

1. Атом          6
2. Молекула         12
3. Структура         16
4. Химическое соединение        20

Заключение         21

Списик  литературы         22 

 

      Введение

     С незапамятных времён человек, сталкиваясь  с различными явлениями природы, накапливая сведения о них и об окружающих его предметах, всё чаще использовал их себе на благо. Человек заметил, что под действием огня одни вещества (и сам жизнь) исчезают, а другие изменяют свои свойства. Например, обожжённая сырая глина приобретает прочность. Человек применил это в своей практике, и родилось гончарное дело. Из руд научились выплавлять металлы, а сплавляя металлы-получать различные сплавы; так появилась металлургия.

     Используя свои наблюдения и знания, человек научился создавать, и, создавая, познавал. Науки рождались и развивались параллельно с ремёслами и производствами.

     Превращения веществ под действием огня были первыми химическими реакциями, осуществлёнными человеком. По образному  выражению советского историка Н. А. Фигуровского, костёр был своеобразной химической лабораторией.

     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. 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 и т.д. С самой древности основной задачей химии было получение веществ с необходимыми свойствами.

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

     В VIII веке, в завоеванных арабами  европейских странах, эта наука распространяется под названием "алхимия". Следует отметить, что в истории развития химии как науки, алхимия характеризует целую эпоху. Основной задачей алхимиков было найти "философский камень", якобы превращающий любой металл в золото. Несмотря на обширные знания, полученные в результате экспериментов, теоретические воззрения алхимиков отставали на несколько веков. Но поскольку они проводили различные опыты, им удалось сделать несколько важных практических изобретений. Стали использоваться печи, реторы, колбы, аппараты для перегонки жидкостей. Алхимики приготовили важнейшие кислоты, соли и оксиды, описали способы разложения руд и минералов. Как теорию алхимики использовали учение Аристотеля (384- 322 гг до н.э.) о четырех принципах природы (холод, тепло, сухость и влажность) и четырех элементах (земля, огонь, воздух и вода), впоследствии добавив к ним растворимость (соль), горючесть (серу) и металличность (ртуть).

     В начале XVI века в алхимии начинается новая эра. Ее возникновение и развитие связано с учениями Парацельса (1493- 1541) и Агриколы (1494- 1555). Парацельс утверждал, что основной задачей химии является изготовление лекарств, а не золота и серебра. Парацельс имел большой успех, предложив лечить некоторые болезни, используя простые неорганические соединения вместо органических экстрактов. Это побудило многих врачей примкнуть к его школе и заинтересоваться химией, что послужило мощным толчком для ее развития. Агрикола же изучал горное дело и металлургию. Его труд "О металлах" более 200 лет являлся учебником по горному делу.

     В XVII веке теория алхимии уже не отвечала требованиям практики. В 1661 г. Бойль  выступил против господствующих в химии  представлений и подверг жесточайшей  критике теорию алхимиков. Он впервые  определил центральный объект исследования химии: попытался дать определение химического элемента. Бойль считал, что элемент-это предел разложения вещества на составные части. Разлагая природные вещества на их составные, исследователи сделали много важных наблюдений, открыли новые элементы и соединения. Химик стали изучать, что из чего состоит.

     В 1700 году Шталем была развита флогистонная теория, согласно которой все тела, способные гореть и окисляться, содержат вещество флогистон. При горении  или окислении флогистон покидает тело, в чем и состоит сущность этих процессов. За время почти столетнего господства теории флогистона были открыты многие газы, изучены различные металлы, оксиды, соли. Однако, противоречивость этой теории тормозила дальнейшее развитие химии.

     В 1772- 1777 годах Лавуазье, в результате проведенных им экспериментов, доказал, что процесс горения является реакцией соединения кислорода воздуха и горящего вещества. Таким образом, теория флогистона была опровергнута.

     В XVIII веке химия начинает развиваться как точная наука. В начале 19 в. англичанин Дж. Дальтон ввёл понятие атомного веса. Каждый химический элемент получил свою важнейшую характеристику. Атомно-молекулярное учение стало основой теоретической химии. Благодаря этому учению Д. И. Менделеев открыл периодический закон, названный его именем, и составил периодическую таблицу элементов. В 19 в. чётко определились два основных раздела химии: органическая и неорганическая. В конце столетия в самостоятельную отрасль оформилась физическая химия. Результаты химических исследований всё шире стали использоваться в практике, а это повлекло за собой развитие химической технологии.

     Вместе  с неизбежным развитием химии  как науки на протяжении веков  происходила эволюция представлений  о фундаментальных понятиях химии. Нами было исследованы представления о важнейших понятиях химии в течение зарождения, развития и становления самой науки.

 

1. Атом

     История становления понятия

     Когда древнегреческие философы-материалисты Левкипп и Демокрит впервые стали  обсуждать понятие "атом" (агоэрохт), они представляли его как мельчайшую конечную неделимую частицу вещества. Для Демокрита все атомы были подобны, неделимы, несжимаемы, не имели начала и конца. Одна из отличительных сторон атомистической системы Демокрита состоит в допущении существования пустоты. Как следствие отсюда вытекало понятие о непрерывности материи. Другой важной стороной этого учения является утверждение о принципе причинности.

     Как ни парадоксально, все высказывания древнегреческого философа- материалиста относительно атома звучат удивительно современно. Однако для большинства современников Демокрита (и особенно для Аристотеля) понятие о материальной частице, которую нельзя расщепить на более мелкие частицы, казалось чрезвычайно парадоксальным. Осознать и принять эти концепции Демокрита они так и не смогли. Тем не менее, нельзя категорично утверждать, что его учение было полностью отвергнуто. Живший позднее древнегреческий философ Эпикур использовал элементы атомизма Демокрита в своем учении. Эпикурейцы имели немало приверженцев и в последующие века. Одним из них был древнеримский поэт Тит Лукреций Кар. Он изложил взгляды Демокрита и Эпикура в своей поэме "О природе вещей", по мнению многих, лучшей из когда либо написанных дидактических поэм.

     Несмотря  на то, что оригиналы трудов Демокрита и Эпикура были утрачены (остались лишь обрывки цитат), поэма Лукреция сохранилась полностью и донесла атомистическое учение до тех дней, когда появились новые научные методы, которые и привели атомизм к окончательной победе.

     Практически две тысячи лет в умах ученых господствовали представления Аристотеля о четырех элементах. В течение чрезвычайно длительного по времени алхимического периода развитие химических знаний происходило в условиях безусловного доминирования Аристотелевых воззрений на строение окружающего мира.

     Тем не менее, история науки свидетельствует, что в средневековой Европе существовали редкие примеры сохранения и даже определенного развития атомистической концепции античных материалистов.

     Еще в 1348 г. по приговору суда в Париже от определенных атомистических концепций заставили отречься средневекового французского философа Никола д'Отрекура. Католическая церковь сочла явной ересью его высказывание, что " ... в явлениях природы нет ничего иного, кроме движения атомов, которые соединяются и разъединяются".

     Один  из крупнейших представителен средневекового неоплатонизма Николаи Кузанский  составил трактат об атомизме. В  этой книге он впервые указал на относительность понятия атома. Идеи Николая Кузанского оказали существенное влияние на формирование философских взглядов великого мыслителя эпохи Возрождения - Джордано Бруно. Дж. Бруно считал, что все тела состоят из неизменяемых и непроницаемых атомов, которых он называл монадами. Весь вещественный мир есть результат соединения этих первичных элементов. Относительно делимости вещества Дж. Бруно в противоположность Аристотелевой теории утверждал, что оно не может продолжаться до бесконечности.

     Атомистические  представления мыслителей эпохи  Возрождения не смогли вылиться в  настоящую научную доктрину. Однако их значение состоит в том, что они привлекли внимание к проблеме дискретности последующие поколения ученых. Их атомистические труды не погибли полностью, а послужили тропинкой, ведущей от античности к научному возрождению в XVII -XVIII веках.

     Существенное влияние на формирование философских взглядов великого мыслителя эпохи Возрождения - Джордано Бруно. Дж. Бруно считал, что все тела состоят из неизменяемых и непроницаемых атомов, которых он называл монадами. Весь вещественный мир есть результат соединения этих первичных элементов. Относительно делимости вещества Дж. Бруно в противоположность Аристотелевой теории утверждал, что оно не может продолжаться до бесконечности.

     Атомистические  представления мыслителей эпохи  Возрождения не смогли вылиться в настоящую научную доктрину. Однако их значение состоит в том, что они привлекли внимание к проблеме дискретности последующие поколения ученых. Их атомистические труды не погибли полностью, а послужили тропинкой, ведущей от античности к научному возрождению в XVII -XVIII веках.

     В начале XIX столетия воззрения античных философов-материалистов были поддержаны атомной теорией Джона Дальтона. На протяжении практически всего XIX века ученые считали атом мельчайшей частицей вещества, не имеющей внутреннего строения. Однако в результате осмысления новых экспериментальных данных эта точка зрения была отвергнута. Революционный пересмотр теоретических представлений о строении атома произошел на основе анализа экспериментальных фактов, полученных преимущественно учеными - физиками в процессе всестороннего н пристального изучения природы электрического тока.

1. Естественно - научные открытия, результаты которых легли в основу создания теории сложною строения атома:

     Открытие  катодных лучей

     Открытие  электрона

     Фотоэлектрический эффект

     Рентгеновское излучение

     Открытие  естественной радиоактивности

     Открытие  протона и нейтрона

2. Первые модели сложного строения атома

     Открытие  электрона ознаменовало новую эру  в истории химии. На смену учению Джона Дальтона о неделимости атома как основной фундаментальной теории химии пришли представления о сложном строении атома. В первой четверти XX столетия чрезвычайный интерес ученых к изучению внутреннего строения атома постоянно поддерживался неиссякаемым потоком фундаментальных открытий. Определенными этапами в процессе становления современного учения о сложности строения атома можно считать создание тех или иных моделий, которые представляли собой теоретическое обобщение имеющихся на тот момент времени экспериментальных данных. С появлением новых экспериментальных результатов эти модели строения атома претерпевали уточнения, исправления и дополнения. Для целостного понимания эволюции учения о сложной природе атома целесообразно уделить внимание теоретическим моделям и открытиям, которые помогли сформировать современные представления.