12.В чем заключается сущность химических явлений? От чего зависят свойства веществ?

Изучение химических явлений основывается на фундаментальных принципах физической картины мира и вносит большой вклад в описание явлений живой и неживой природы.

Простейшим носителем химических свойств служит атом - система, состоящая из ядра и движущихся вокруг него электронов. В результате химического взаимодействия атомов образуются молекулы - системы, состоящие из нескольких ядер, в общем поле которых движутся электроны.

В химических реакциях участвуют не отдельные частицы, а их большие коллективы — вещества, причем химическое изменение сопровождается появлением новых химических индивидов, или химических веществ. Химическим индивидом обычно называют наименьшее количество вещества, повторением которого в пространстве можно воспроизвести данное вещество.

Химические явления определяют развитие неживой и живой природы и отличаются от других, рассматриваемых в естествознании. Химических реакций, протекающих в неживых системах и основанных на статистических столкновениях беспорядочно распределенных в пространстве молекул.

Все химические знания объединяет главная задача — получение веществ с заданными свойствами.

13.Что такое концептуальные системы химии? Какие концептуальные системы химии вы знаете?

При всем многообразии химических явлений выделяют четыре основные концептуальные системы. Эти системы появлялись последовательно во времени, причем каждая новая химическая концепция возникала на основе научных достижений предыдущей.

1. Первая химическая концепция - учение о составе - возникла в 1660-х гг. и связана с исследованием свойств веществ в зависимости от их химического состава. Представляло собой практически всю химию. В настоящее время в ее рамках рассматриваются проблемы периодичности, стехиометрии (соотношения между количествами вступивших в реакцию реагентов и образующихся продуктов), а также физико-химический анализ.

2. В 1800-е гг. возникла концепция структурной химии, предполагающая исследование структуры, т.е. способа взаимодействия элементов. Эта концепция опирается на атомно-молекулярную концепцию строения вещества.

3. Третья концептуальная система - учение о химическом процессе - в 1950-е гг. завершает свой этап становления. В основании ее лежит представление о химической кинетике и химической термодинамике, а в ее рамках исследуются внутренние механизмы и условия протекания химических процессов.

4. Идеи четвертой концептуальной системы — эволюционной химии,- были сформулированы в 1970-х гг. Эта система находится в стадии становления. В центре ее внимания — открытые высокоорганизованные химические системы, развитие которых приводит к возникновению биологической формы движения.

14.Какие основные проблемы состава вещества вы знаете? Кратко охарактеризуйте их.

Химический состав вещества рассматривается в рамках учения о составе, выделяют три основных проблемы: проблему химического элемента, проблему химического соединения, проблему вовлечения химических элементов в производство новых материалов.

1. В настоящее время под химическим элементом понимают совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Начало современному представлению о химическом элементе как о «простом теле» или как о пределе химического разложения вещества, переходящем без изменения из состава одного сложного тела в состав другого, первым положил Р. Бойль в середине XVII в. Химики того времени не знали ни одного химического элемента. Фосфор был открыт только в 1669 г., а потом повторно в 1680 г., кобальт - в 1735 г., никель - в 1751 г., водород — в 1766 г., фтор - в 1771 г., азот — в 1772 г., хлор и марганец — в 1774 г. Любопытно, что кислород был открыт одновременно в Швеции, Англии и Франции в 1772 - 1776 гг.

Открытие периодического закона стимулировало поиск новых химических элементов. Во времена Менделеева были известны 62 элемента, то уже в 1930-е гг. система элементов заканчивалась ураном (Z = 92). В настоящее время самым тяжелым синтезированным элементом является элемент с Z = 112. Полное научное объяснение Периодической системы элементов базируется на законах квантовой механики.

2. Под химическим соединением в настоящее время понимают индивидуальное вещество, в котором атомы одного или различных элементов соединены между собой химической связью. Сейчас известно свыше 5 млн химических соединений. Состав химических соединений в огромном большинстве случаев подчиняется законам постоянства состава и кратных отношений.

Проблема химического соединения до недавнего времени не вызывала споров у ученых. Было общепринято, что нужно относить к химическим соединениям, а что - к «простым телам». Однако применение современных физических методов исследования вещества обнаружило, атомы объединяют в молекулы как единую квантово-механическую систему внутренние силы - химические связи, а они представляют собой проявление волновых свойств валентных электронов.

В результате раскрытия физической сущности химической связи классическое понятие молекулы изменилось. Молекулой по-прежнему называют наименьшую частицу вещества, способную определять его свойства и существовать самостоятельно. Но теперь в число молекул включают и такие квантово-механические системы, как ионные, атомные и металлические монокристаллы и полимеры, образованные за счет водородных связей.

3. Последняя проблема учения о составе — вовлечение новых химических элементов в производство материалов. Известно, что 98,6% массы физически доступного слоя Земли составляют всего восемь химических элементов. Однако эти ресурсы используются неравномерно.

Начиная с середины XX в. новые химические элементы стали использоваться в синтезе элементе -органических соединений Новые элементоорганические соединения применяют и в качестве химических реагентов для лабораторных исследований, и для синтеза уникальных материалов.