- •Глава I Структура естественно-научного познания
- •1.1. Естественно-научная и гуманитарная культуры: Проблема двух культур
- •1.2. «Науки о природе» и «науки о духе»
- •1.3. Методы научного познания
- •1.4. Уровни естественно-научного познания
- •1.5. Критерии естественно-научного познания
- •1.6. ОсновныЕ принципЫ естественно-научного познания
- •Глава II страницы истории естественно-научного познания
- •2.1. Основные модели развития науки
- •2.2. Научные революции
- •2.3. Темпы развития науки
- •Глава III панорама современного естествознания
- •3.1 Современная космогония
- •3.2. Основные представления космологии
- •3.3. Основные представления и принципы квантово-полевой картины мира
- •3.4. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы
- •3.5. Пространственно-временные отношения в природе
- •3.6. Современная естественно-научная картина мира
- •Глава IV многообразие и единство в современном естествознании
- •4.1. Структурные уровни организации материи. Микро-, макро- и мегамиры
- •4.2. Элементарные частицы: Их свойства, классификация и взаимодействие
- •4.3. Молекулы. Связь атомов в молекулах. Химические реакции. Реакционная способность веществ
- •1) Стремление системы атомов самопроизвольно переходить из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное (закон возрастания энтропии);
- •4.5. Законы сохранения энергии в макроскопических процессах. Принцип возрастания энтропии
- •4.6. Динамические и статистические законы
- •4.7. Принципы симметрии и асимметрии. Законы сохранения. Отличие живого от неживого
- •Cовременные науки о земле
- •5.1. Современные концепции развития геосферных оболочек
- •5.2. Литосфера Земли. Экологические функции литосферы
- •Глава VI особенности биологического уровня организации материи
- •6.1. Структурные уровни организации
- •6.2. О собенности описания сложных систем
- •6.3. Б иосфера и ноосфера. Идеи в.И. ВеРнадского
- •6.4. П ереход биосфеРы в ноосфеРу
- •6.5. Самоорганизация в природе
- •6.6. Структурные уровни материи в биологии
- •Глава VII Эволюционные представления современности
- •7.1. П ринцип развития природы
- •7.2. Эволюционная теория
- •7.3. Загадка происхождения жизни на Земле
- •7.4. Особенности биологиЧеской эволюции человека
- •7.5. Специфика культурной эволюции человека
- •Глава VIII
- •8.2. Негативное влияние хозяйственной деятельности человека на окружающую природу
- •8.3. Экологические преступления
- •8.4. Экологические проблемы городов
- •8 .5. Автотранспортные средства и экология
- •8.6. Альтернативные источники энергии и эколого-экономические вопросы
- •8.7. Природопользование. Безотходная (малоотходная) технология. Ресурсосбережение
- •Приложение Указатель имен
- •Основные понятия и термины
- •Дополнительная литература
4.3. Молекулы. Связь атомов в молекулах. Химические реакции. Реакционная способность веществ
Молекула – это наименьшая структурная единица химического соединения, обладающая его главными химическими свойствами. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, например: Н2, О2, N2. Молекулы сложных веществ образуются из разных атомов, например: H2O, H2SO4. Известно большое число соединений, молекулы которых происходят из многих тысяч атомов (белки, целлюлоза, искусственные полимеры). Такие молекулы называют макромолекулами. Существует два типа связей атомов в молекуле: ионная и ковалентная. Ионная связь – это электромагнитное кулоновское взаимодействие между разноименно заряженными ионами, которые возникают из атомов после потери или присоединения ими электронов. Ковалентная связь – это связь атомов по причине обобществления пар валентных электронов. Она возникает, например, при соединении молекул из одинаковых атомов.
Валентные электроны по одному от каждого атома образуют электронную пару, принадлежащую обоим атомным системам. То есть, между положительно заряженными ядрами возникает область отрицательного пространственного заряда. Если в ионной связи заметен полный обмен зарядами, то в ковалентной связи такое происходит лишь частично. В каждой ковалентной связи водорода участвует только два электрона – по одному от каждого атома. Ковалентная связь отчетливо направлена и обладает свойством насыщения: атом может иметь столько ковалентных соединений, сколько у него валентных электронов. По прочности ковалентная связь примерно такая же, как и ионная.
Заметим, что силы взаимодействия между атомами являются короткодействующими; они проявляются на расстоянии. Хотя одновременно действуют силы притяжения и силы отталкивания, но они по-разному зависят от расстояния. Если молекула образована на основе ковалентной связи из различных атомов, то заряды в ней (при общей ее нейтральности) располагаются несимметрично, при этом центры положительного и отрицательного электричества не совпадают. Так образуются полярные молекулы (диполи). Примером могут служить молекулы воды H2O, соляной кислоты HCl и др.
В основном все химические элементы существуют чаще всего в виде различных соединений. К настоящему времени известно около 8 млн. химических соединений. Из них подавляющее большинство ( 7,7 млн.) представляют собой органические соединения (их молекулы содержат атомы углерода). Основной строительный материал этих соединений составляет всего 6 химических элементов (органогенов): углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера (их весовая доля в организмах составляет 97,4 %). Интересно, что, из большого числа (более 90) остальных химических элементов природа создала всего около 300 тысяч неорганических соединений.
Химическая реакция – это процесс, в результате которого изменяются вид, число или взаиморасположение атомов в молекулах реагирующих веществ. Химические реакции, происходящие в природе, исключительно разнообразны (горение, переработка пищи, окисление, фотосинтез и др.). Возможность той или иной химической реакции определяют, в основном два фактора: