Предмет познания химической науки и ее проблемы

Государственное образовательное  учреждение высшего  профессионального  образования 

ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ 

КафедрА ФИЛОСОФИИ 

РЕФЕРАТ 

          

                                                                  По дисциплине : «Концепции

современного  естествознания» 

                                                           Тема №16. Предмет познания химической науки и ее проблемы.

 Преподаватель: Панасии В.Д

                                    Студент ФНО : Цветкова А.С.                                      

                   Специальность: «Финансы и кредит»                                      

                                     Личное дело № 10ФФД41042 
 
 

Ярославль

2011год

    СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………………………3

1. ОСОБЕННОСТИ СТАТУСА ХИМИИ КАК НАУКИ И И СУЩНОСТЬ

ЕЕ  ПРЕДМЕТА …………..……………………..…………………………………..………….4

2. МЕТОДЫ И КОНЦЕПЦИИ ПОЗНАНИЯ В ХИМИИ…………………………………....5

3. УЧЕНИЕ О СОСТАВЕ  ВЕЩЕСТВА……………………………………………………………...5

4. УРОВЕНЬ СТРУКТУРНОЙ  ХИМИИ…………………………………………………………....6

5. УЧЕНИЕ О ХИМИЧЕСКИХ  ПРОЦЕССАХ……………………………………………….….…7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………………………………8

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………….………………………………………………...9

ПРИЛОЖЕНИЕ…………………………………………………………….………………………………10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение

    В настоящее  время химия представляет собой высокоупорядоченную, постоянно развивающуюся систему знаний о химических элементах и их соединениях, энергетике химических процессов, реакционной способности веществ, катализаторах и т.д.

    Исторически химия возникла для получения  человеком веществ, необходимых  для его жизнедеятельности. Для  решения этой задачи необходимо было научиться производить из одних  веществ другие, т.е. осуществлять качественные их превращения. А поскольку качество- есть совокупность свойств веществ, то следовало узнать, от чего зависят эти свойства. Это и послужило причиной появления теоретической химия.

    Современная химия занимается получением веществ  с заданными свойствами( на что  направлена производственная деятельность людей) и выявлением способов управления свойствами вещества (на чем сосредоточена  научно- исследовательская деятельность).В  этом заключается основная проблема химии и системообразующее начало ее как науки.

    Химическая  кинетика объясняет качественные и  количественные изменения химических процессов, происходящих во времени. Она  выявляет механизм реакции – определение  элементарных стадий процесса и последовательности их протекания (качественные изменения) и количественные ее описания –  установление строгих отношений, которые  позволяют рассчитывать изменения  количеств исходных реагентов и  продуктов по мере протекания реакции.

    Природа химической связи, согласно современным  представлениям, объясняется взаимодействием  электрических полей, создаваемых  электронами и ядрами атомов, которые  участвуют в образовании химического  соединения.

    Важнейшей характеристикой химической связи, определяющей ее прочность, является энергия  связи. Количественно она обычно оценивается с помощью энергии, затрачиваемой на ее разрыв.

    Применение  законов термодинамики в химии  позволяет решить вопрос о принципиальной возможности различных процессов, условиях их осуществления, определить степень превращения реагирующих веществ в химических реакциях и оценить их энергетику. «Внутренняя энергия- это общий запас энергии системы, который складывается из энергии движения и взаимодействия молекул, энергии движения и взаимодействия ядер и электронов в атомах, в молекулах и т.п.»

    Цель  данной работы это изучит и познать предмет химической науки и ее проблемы. 
 
 
 
 
 

1.особенности  статуса химии  как науки и  сущность ее предмета.

    “Химия  – наука  изучающая  свойства  и  превращения  веществ, и сопровождающиеся изменением их состава и строения”. Она изучает природу и свойства различных химических  связей  энергетику  химических реакций, реакционную  способность веществ,  свойства  катализаторов и т.д.

    Своеобразную  программу исследования химических явлений впервые сформулировали и приняли учёные химики на первом Международном  съезде  химиков  в  Карлсруэ в Германии в 1860 г. Они  исходили  из  того,  что:

    -          все вещества состоят из молекул,  которые находятся в непрерывном   и  самопроизвольном  движении;

    -          все  молекулы  состоят  из  атомов 

    -          атомы и молекулы находятся  в непрерывном движении 

    -          атомы представляют собой мельчайшие, далее неделимые составные   части  молекул. 

    Осуществляют  химические связи между атомами  электроны, расположенные на внешней  оболочке и связанные с ядром наименее прочно. Их назвали валентными электронами. В зависимости от характера взаимодействия между этими электронами различают ковалентную,  ионную  и  металлическую  химические   связи.

    Ковалентная связь осуществляется за счет образования  электронных пар, в одинаковой мере принадлежащих обоим атомам. Ионная связь представляет  собой   электростатическое притяжение между  ионами, образованные за счёт полного  смещения электрической пары  к  одному  из  атомов.

    Металлическая  связь – это   связь  между  положительными  ионами в кристаллах атомов металлов, образующаяся за счет притяжения электронов,  но перемещающаяся   по   кристаллу   в  свободном   виде.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Методы  и  концепции познания  в химии. 

    Химические  знания  до  определённого  времени  накапливались  эмпирически,  пока  не  назрела  необходимость  в  их  классификации  и  систематизации,  т.е.  в  теоретическом  обобщении.  Основоположником  системного  освоения  химических  знаний  явился  Д.И.Менделеев.  Попытки  объединения  химических  элементов  в  группы  предпринимались  и  ранее,  однако  не  были  найдены  определяющие  причины  изменений  свойств   химических  веществ.  Д.И.  Менделеев  исходил  из  принципа,  что  любое  точное  знание  представляет  систему.  Такой  подход  позволил  ему  в  1869  г.  открыть  периодический  закон  и  разработать  Периодическую  систему  химических   элементов.  В  его  системе  основной   характеристикой   элементов   являются   атомные  веса.  Периодический  закон  Д.И.  Менделеева  сформулирован  в  следующем  виде:  “ Свойства  простых  тел,  а  также  формы  и  свойства  соединений  элементов   находятся  в  периодической  зависимости  от  величины  атомных  весов  элементов”.

    До  системного  подхода  в  химии  Д.И.  Менделеева  учебники  по  химии  были   очень  громоздкими  и  состояли  из  многих  томов  по  несколько  сот  страниц.  Учебник  Д.И.  Менделеева  “  Основы  химии”,  выпущенный  в  1868 – 1871 гг.  и  построенный  на  системных  обобщениях  логично  излагал  в  одной  книге  стройную  систему  химических  знаний  того  времени.  С  тех  пор  в  химии  эмпирический  материал  возрос  неимоверно,  появились  новые  отрасли  химических  знаний.

    3.  Учение  о  составе   вещества 

    Первое  научное  определение  химического  элемента,  когда  ещё  не   было   открыто     ни  одного  из   них,  сформулировал  английский  химик  и  физик    Р.  Бойль.  Первым  был   открыт  химический  элемент  фосфор  в  1669 г.,  потом  кобальт,  никель  и  другие.  Открытие  французским  химиком    А.Л. Лавуазье  кислорода   и  установление  его  роли  в  образовании  различных  химических   соединений  позволило  отказаться  от  прежних  представлений  об  “огненной  материи” (флогистоне).  Лавуазье  впервые  систематизировал  химические  элементы  на  базе   имевшихся    в   XVIII  в.  знаний.   Эта  систематизация  оказалась   ошибочной  и  в  дальнейшем  была  усовершенствована   Д.И. Менделеевым.  Система  Лавуазье  определяла  место  элемента  по  атомной  массе.  В  настоящее  время   место  химического  элемента  определяют  по  заряду  атомного  ядра,  который  отражает  индивидуальные  свойства  элемента.  Например,  элемент  хлор  имеет  два  изотопа  (две  разновидности),  отличающиеся  друг  от  друга  по  массе  атома.  Но  оба  они  относятся  к  одному  химическому  элементу  -  хлору  из –за   одинакового  заряда   их  ядер.

    В  периодической  системе  Д.И.  Менделеева  насчитывалось   62  элемента,  в  1930 – е  гг.  она  заканчивалась  ураном  ( Z = 92 ).  В  1999г.  было  сообщено,   что  путём   физического  синтеза  атомных  ядер  открыт   114 - й    элемент.

    В   результате   химических   и   физических    открытий  претерпело  изменение   классическое  определение   молекулы.  Молекула  понимается  как   наименьшая   частица  вещества,  которая  в  состоянии  определять  его  свойства  и  в  то   же  время  может  существовать  самостоятельно.  Представления  о  классе   молекул   расширились,   в  него  включают  ионные  системы,   атомные   и   металлические   монокристаллы  и   полимеры,   образующиеся  на  основе   водородных   связей  и   представляющие   собой  уже   макромолекулы.  Они   обладают   молекулярным  строением,   хотя  и  не   находятся  в   строго  постоянном   составе.  На  основе  современных  достижений  химии  появилась  возможность  замены  металлов  керамикой  не  только  как   более  экономичным    продуктом,  но   и  во  многих  случаях  и  как  более  подходящим  конструкционным  материалом  по  сравнению  с  металлом.  Более  низкая  плотность  керамики  (40%)  даёт   возможность  снизить  массу  изготовляемых  из  неё  предметов.   Включение  в   производство  керамики  новых  химических  элементов:  титана,  бора,  хрома,  вольфрама  и  других  позволяет  получать  материалы  с  заранее  заданными  специальными   свойствами  (огнеупорность,  термостойкость,   высокая  твёрдость  и  т.д.)  

    4.Уровень  структурной  химии 

    Структурная  химия   представляет  собой  уровень  развития  химических  знаний,  на  котором  доминирует  понятие   “структура”,  т.е.   структура  молекулы,  макромолекулы,  монокристалла.   “Структура -  это  устойчивая  упорядоченность  качественно  неизменной   системы,  каковой   является  молекула”.  

    С   возникновением  структурной  химии  у  химической  науки  появились  неизвестные   ранее  возможности  целенаправленного   качественного  влияния  на  преобразование  вещества.  Ещё  в  1857 г.  немецкий  химик   Ф.А. Кекуле  показал  что  углерод  четырёхвалентен,  и   это  даёт  возможность  присоединить  к   нему  до  четырёх   элементов  одновалентного  водорода.  Азот  может  присоединить  до   трёх  одновалентных   элементов,   кислород – до  двух.  Эта  схема  Кекуле  натолкнула  исследователей  на  понимание   механизма  получения  новых  химических  соединений.  А.М. Бутлеров  заметил,  что   в  таких  соединениях  большую  роль   играет  энергия,   с  которой  вещества  связываются  между  собой.   В  настоящее  время  на  уровне  структуры  молекулы   понимается  и  пространственная,  и  энергетическая   упорядоченность.

    В   60 – 80-е  гг.   прошлого  века   появился  термин   “органический   синтез”.  Из  аммиака   и  каменноугольной  смолы  были  получены   анилиновые  красители  – фуксин,  анилиновая  соль,  ализарин,  а  позднее – взрывчатые  вещества  и  лекарственные  препараты  – аспирин  и др.  Структурная  химия  дала  повод  для  оптимистических  заявлений  что  химики  могут  всё.

    Структурная  химия  неорганических  соединений  ищет  пути   получения  кристаллов  для  производства  высокопрочных  материалов  с   заданными  свойствами,  обладающих   термостойкостью,  сопротивлением  агрессивной  среде    и   другими   качествами,  предъявляемыми  сегодняшним  уровнем  развития   науки  и  техники.  Решение  этих  вопросов  наталкивается  на   различные  препятствия.   Выращивание,  например, некоторых  кристаллов  требует  исключения   условий  гравитации.  Поэтому  такие  кристаллы   выращивают  в  космосе,  на  орбитальных   станциях.  

    5.   Учение  о   химических   процессах. 

    Химические  процессы  представляют  собой  сложнейшее   явление  как   в  живой,  так  и   в  неживой   природе.  Эти  процессы  изучает   химия,  физика,  биология.  Перед  химической  наукой  стоит  принципиальная   задача -  научиться  управлять  химическими  процессами.  Дело  в  том,  что  некоторые  процессы   не  удаётся   осуществить,  хотя  в  принципе  они  осуществимы;  другие  трудно   остановить –  реакция  горения,  взрывы,  а  часть  из  них   трудно   управляема,  поскольку  они   самопроизвольно  создают  массу  побочных  продуктов.