7. Химия и ее роль в развитииестественнонаучных знаний

Как было показано на предыдущих лекциях, наши знания о природе накапливаются и развиваются не хаотично, а в строгом порядке. При этом можно от чисто “физических” представлений об элементарных частицах (электронах, нейтронах, протонах, квантах) вывести представления об объектах химии - атомах, их естественной классификации - Периодической системе химических элементов, а далее и о наборе “строительных блоков” живого организма. Сегодня мы продолжаем знакомство с теми скрытыми связями, которые создают органическое единство всех физических, химических и биологических явлений.

Химия - одна из фундаментальных естественных наук, изучающих материальный мир во всем многообразии его существования и превращений. Она играет исключительно важную роль во всех сферах деятельности человека. До сих пор справедливы пророческие слова М.В.Ломоносова, сказанные им более двух веков назад: “Широко простирает химия руки свои в дела человеческие, и куда ни бросишь взор, видишь плоды ее прилежания”. Человек ежедневно осуществляет химические реакции в процессе намыливания рук, чистке зубов, приготовлении пищи, стирке белья и т.д. Современного человека повсюду окружают приготовленные на химических предприятиях материалы.

7.1 Химия - как система знаний о веществах и их превращениях

Современное определение химии следующее.

Химия - это наука, изучающая свойства и превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и строения.

В настоящее время насчитывается около 10 млн. веществ. Из них 96 % - органические соединения. Около 300 тыс. составляют неорганические соединения.

Вещества делятся на простые и сложные. Простые вещества можно рассматривать как форму существования элементов в природе. Известно около 400 простых веществ, являющихся различными аллотропными формами 110 элементов. (Аллотропия - способность одного элемента существовать в виде различных простых веществ. Например, кислород и озон, графит и алмаз и др. Сложные вещества - форма существования соединений в природе.

Все известные на настоящий день вещества можно классифицировать в соответствии со следующей схемой.

Основная задача химии - создавать вещества с заранее заданными физическими, химическими, механическими свойствами, разрабатывать новые химические технологии и усовершенствовать старые. Эта задача может быть решена только на основе знаний способов управления свойствами веществ, на реализацию чего направлена научно-исследовательская деятельность. В настоящее время химия представляет собой высокоупорядоченную, постоянно развивающуюся систему знаний. Важнейшими теоретическими направлениями химической науки теснейшим образом связанными между собой являются: учение о строении вещества, учение о направленности химических процессов, учение о скорости и механизме химических процессов, учение о периодическом изменении свойств элементов и их соединений.

Вся история химии, все ее развитие является закономерным процессом способов решения ее основной задачи. В различные исторические эпохи задачи химии решались поразному.

Период алхимии характеризовался накоплением фактического материала о получении и свойствах веществ. Это был исторически закономерный подготовительный этап к возникновению химии как науки. Накопление химических знаний приводило к необходимости их классификации и систематизации. Основоположником системного подхода в химии стал Д.И.Менделеев.

Под Системой химии мы понимаем единую целостность всех хими­ческих знаний, которые появляются и существуют не порознь друг от друга, но в тесной взаимосвязи.

В настоящее время всю необозримую картину современной химии в состоянии объяснить четыре концептуальные системы химиче­ских знаний. Их можно показать следующим образом.

Рисунок показывает, что в развитии химии происходило по­следовательное появление концептуальных систем, причем каждая новая возникала на основе научных достижений предыдущей, опиралась на нее и включала ее в себя в преобразованном виде.