6.4. Химия: мост между микро- и макромиром.

В современную химию входят: неорганическая химия, органическая химия, физическая химия, коллоидная химия, аналитическая химия. Кроме того, можно назвать целый ряд пограничных наук, в состав которых входят химические знания: биохимия, геохимия, агрохимия и пр.

В химическом мире царят межмолекулярные взаимодействия, которые являются разновидностью электромагнитных сил. Они проявляются лишь на расстояниях, сравнимых с размерами молекул, в форме взаимного притяжения или отталкивания (см. также с. 111). Отталкивание доминирует при наиболее тесном сближении молекул и стремительно ослабевает при увеличении расстояния между ними. Притяжение хотя и ослабевает, когда расстояние возрастает, но значительно медленнее. В результате образуется устойчивая зона - в ней отталкивание и притяжение взаимно уравновешиваются.

Межмолекулярные связи слагаются из таких взаимодействий, как: см. Межмолек. связи ФизЭнцСл .

а) дисперсионные силы притяжения;

б) ориентационные силы притяжения;

в) индукционные (поляризационные) силы притяжения;

г) силы отталкивания.

В химических реакциях одни вещества превращаются в другие, отличные по химическому составу и (или) строению. Рассмотрим основные типы химических реакций.

Реакцию, в которой одно сложное исходное вещество разлагается на два (или несколько) более простых, называют разложением:

2Н₂О₂ = 2Н₂О + О₂

Реакцию, в которой два (или более) вещества соединяются в одно более сложное вещество, называют соединением. Так, например, из одной молекулы водорода и одной молекулы хлора образуются две молекулы хлористого водорода: H₂+Cl₂=2HCl

При реакции обмена взаимодействующие вещества обмениваются атомами или целыми составными частями своих молекул, образуя новые вещества:

CaO + 2HCl = CaCl₂ + H₂O

Своеобразной разновидностью реакции обмена является реакция замещения, в которой какое-либо простое вещество замещает один из элементов в сложном веществе:

Zn + CuSO₄ = Cu + ZnSO₄.

Еще одной разновидностью реакций обмена является нейтрализация, происходящая между кислотой и основанием, которая приводит к образованию соли и воды.

Если в рассмотренных выше процессах в реагирующих молекулах меняется степень окисления каких-либо атомов, то такую реакцию называют окислительно-восстановительной.

Реакции также делят на обратимые и необратимые. Обратимые реакции протекают в двух противоположных направлениях, а необратимые - только в одном. При необратимых реакций продукты реакции покидают сферу реакции (выпадают в осадок, выделяются в виде газа), выделяется большое количество энергии и т.п.

В соответствии с фазовыми состояниями реагентов можно выделить гомогенные химические реакции, которые протекают в объеме одной фазы (твердой, жидкой или газообразной), и гетерогенные — протекающие на поверхности раздела фаз.

Исходя из кинетического механизма, различают последовательные, параллельные и сопряженные химические реакции.

В химических превращениях действует закон сохранения массы, согласно которому масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.

Важные закономерности отражены в периодической системе элементов, впервые разработанной Д. Менделеевым¹.

ПРОПУЩЕНА БОЛЬШАЯ ВСТАВКА

Последовательность событий химической эволюции на Земле:

Можно выделить такие последовательные этапы химической эволюции на нашей планете:

синтез низкомолекулярных органических соединений из газов первичной атмосферы → полимеризация мономеров с образованием полимеров → объединение полипептидов с полинуклеотидами → образование системы, обособленной от внешней среды мембраной.

Впереди нас ждет следующий системно-масштабный уровень мироздания - макромир. Многие процессы и закономерности макромира становятся понятней благодаря тому, что стали известны фундаментальные процессы и закономерности микромира.