Підручники з Хімії / Хімія 9 клас / Савчин Хімія 9 клас. 2022

§ 37. Місце хімії серед наук про природу...

Біологічна хімія — наука про хімічний склад організмів і процесів, що в них відбуваються. Досліджує склад і будову білків, жирів, вуглево­ дів і нуклеїнових кислот, способи їхніх перетворень, використовуючи хімічні методи досліджень.

Геологічна хімія — наука про хімічний склад Землі, поширення та міграцію хімічних елементів у різних оболонках земної кулі.

Крім згаданих наук про природу, важливе місце належить екології — науці про взаємозв’язки живих організмів між собою та з навко­ лишнім середовищем, а також астрономії — науці про закони руху, властивості й розвиток небесних тіл.

отже, хімія — це наука, яка створює фундамент для досліджень суміс­ них галузей наук, глибоко проникає в усі сфери життя людини. Маючи спільні предмет і методи дослідження, вона є складовою знань про природу.

значення Хімії для розуміння наукової картини світу. Наука про при­

роду — це цілісна система знань, що постійно розвивається і вдоскона­ люється, відкриваючи нові речовини та їхні властивості.

речовинаякреальнаматеріязїїскладом,будовоюівластивостямиєпізнаваною, хоча й незалежною від самої людини. одна з властивостей існування матерії — рух, який філософія розглядає як будь­яку зміну предмета загалом.

Природничі дисципліни вивчають різні форми руху матерії в їхній ієрархії.

Найпростішою є фізична форма руху матерії, яка властива фізичним процесам: механічному руху атомів, молекул, мікроскопічних і косміч­ них тіл; поширенню електромагнітних і гравітаційних хвиль; перемі­ щенню елементарних частинок. Ця форма руху матерії притаманна всім матеріальним тілам.

Вивчаючи хімію, ви переконалися в тому, що з речовинами й іншими матеріальними об’єктами можуть відбуватися зміни. Це підтверджу­ ється взаємоперетворенням речовин, яке спостерігається під час хіміч­ них реакцій, і процесами, що відбуваються в клітинах живих організ­ мів. але хімічні перетворення супроводжуються певними фізичними явищами: виділенням тепла, світла, зміною забарвлення тощо.

тому хімія вивчає хімічну форму руху матерії в тісному взаємозв’язку з фізичною. Хімічна форма руху матерії пов’язана зі сполученням атомів між собою та утворенням речовин і розпадом речовин на атоми, з яких під час хімічних реакцій утворюються нові речовини. отже, хімія пояснює розви­ ток живої і неживої природи на рівні хімічних елементів та їхніх сполук.

Складнішою за згадані є біологічна форма руху матерії. Вона охоплює різноманітні біологічні процеси в живих організмах: обмін речовин, саморегуляцію, зв’язки в біоценозах, біосферні зміни. Інакше кажучи, вона забезпечує взаємозв’язки живих організмів з навколишнім середо­ вищем. Ця форма руху матерії базується на хімічній формі руху.

розглядаючи місце хімії серед інших природничих наук, варто пам’ятати про важливість геохімії — науки про хімічний склад Землі. У

211

Тема 4. Роль хімії в житті суспільства

процесі еволюції з хімічних елементів Усесвіту сформувалася оболонка Землі, що дістала назву біосфера­— середовище існування живих орга­ нізмів на Землі. термін уперше застосував австрійський геолог Е. Зюсс (1875). Він виокремив біосферу як оболонку Землі, що населена живими організмами. Біосфера охоплює частини таких оболонок Землі, як нижня атмосфера, гідросфера й верхня літосфера. Межі біосфери доволі широкі. Вони сягають 20–25 км над поверхнею Землі, у середньому — від 1,5–2 км до 7–8 км у глиб літосфери.

За визначенням В. Вернадського, геохімія — наука, що вивчає «істо­ рію хімічних елементів планети», досліджує хімічний склад Землі. Український учений довів, що в біосфері живі організми та середовище їхнього існування перебувають у взаємозв’язку одне з одним. Саме речо­ вини, які складаються з хімічних елементів, здійснюють цей взаємозв’язок.

Володимир Вернадський  (1863–1945)  — видатний український учений-природодослідник і філософ. Як патріот своєї країни, багато зробив для відродження України, її культури й науки. Зокрема, був ініціатором створення Академії наук України та першим її президентом, засновником публічної бібліотеки в Києві, яка нині названа на його честь.

В. Вернадський — один із перших учених, які сприймали Землю як єдиний живий організм, усвідомлюючи

величезний перетворювальний вплив живих організмів на всі три оболонки Землі в планетарному масштабі. На цьому твердженні ґрунтується створена ним теорія біосфери (1934).

В. Вернадський — основоположник сучасних напрямків розвитку геології, гідрології, мінералогії.

розвиваючи вчення про біосферу, В. Вернадський довів тісну взаємо­ дію та взаємозалежність усіх форм життя. Він сформулював визна­ чення: «Біосфера є оболонкою життя — сферою існування живої речо­ вини».

В. Вернадський охарактеризував вплив людини («сферу розуму») на біосферу. Через розумову діяльність і потреби людини природні об’єкти зазнають змін, які порушують природну рівновагу. тому в праці «Де­ кілька слів про ноосферу» він зазначав, що ноосфера має стати цариною розуму, де панують закони мудрості й гармонії.

На думку вчених, світ є матеріальним, а матерія постійно рухається та змінюється у формі найрізноманітніших речовин, що утворюють не­ живу й живу природу. У зв’язку з тим, що вплив людини часто є згуб­ ним для природних екосистем, ітиметься про збереження природних ресурсів для майбутніх поколінь у планетарному масштабі.

Зважаючи на зазначене, можна дійти висновку, що хімічні зна­ ння — невід’ємна складова пізнання природи в усіх її проявах.

212

§ 37. Місце хімії серед наук про природу...

Хімія, як наука про речовини, є частиною загальної культури люд­ ства. тому хімічна освіта сприяє розробленню та використанню нових хімічних технологій, дає можливість безпечно користуватися речови­ нами в побуті й на виробництві, запобігати екологічним ризикам, допо­ магає розуміти навколишній світ і взаємодіяти з ним.

Знання хімії дає змогу сформувати правильну наукову картину світу, а отже, розуміти роль речовин у природі та житті суспільства.

ПІДСУ­МО­ ­ВУ­Є­МО­­ВИВЧЕНЕ

Хімія  —  наука, яка тісно пов’язана  з фізикою та біологією  і взаємодіє з іншими природничими науками: астрономією, екологією, геологією, географією. Однак різкої межі між природничими дисциплінами немає.

•На межі фізики й хімії з’явилися такі науки, як фізична хімія і хімічна фізика,  а на межі біології та хімії — біохімія, геології та хімії — геохімія.

•Фізична хімія — галузь науки, що вивчає хімічні явища й процеси на основі загальних фізичних принципів та експериментальних методів; зосереджена на вивченні хімічних явищ.

•Хімічна фізика — наука, яка досліджує хімічні процеси фізичними методами, зокрема молекулярної фізики та фізики твердого тіла.

•Біологічна хімія — наука про хімічний склад організмів і процесів, які в них відбуваються. Досліджує склад та будову білків, жирів, вуглеводів і нуклеїнових кислот, способи їхніх перетворень, використовуючи хімічні методи досліджень.

•Геологічна хімія — наука про хімічний склад Землі, поширення та міграцію хімічних елементів у різних оболонках земної кулі.

•Знання хімії дає змогу пояснити взаємозв’язки між різними формами руху матерії. Як наука про речовини, що пояснює розвиток живої й неживої природи, вона вивчає фізичну форму руху матерії та є підґрунтям біологічних процесів у живих організмах.

•Учення про біосферу розкриває тісні зв’язки живих організмів із середовищем їх існування. І саме речовини, що складаються з хімічних елементів, забезпечують цей взаємозв’язок.

•Розуміння хімічних явищ і процесів дає змогу логічно пояснити наукову картину світу. Така інформація була, є і буде частиною загальної культури людства.

ЗАВДАН­ НЯ­ ­­ДЛЯ­­САМОКОНТРО­ ЛЮ­

.Поясніть місце хімії серед наук про природу.

2.Охарактеризуйте науки, що виникли на межі: а) фізики та хімії; б) біології та хімії; в) геології та хімії.

3.Поясніть, як ви розумієте філософську категорію «матерія». Охарактеризуйте відомі вам форми руху матерії.

4.Обґрунтуйте взаємозв’язки між формами руху матерії.

5.Поясніть роль В. Вернадського в створенні вчення про біосферу.

6.Унаслідок фотохімічних процесів, що відбуваються в атмосфері, озон розкла-

дається за схемою О3 → О2 + О. Обчисліть масу кисню, що утвориться внаслідок розкладання озону масою 24 кг.

213

Тема 4. Роль хімії в житті суспільства

§  38. ХІМІЧНА­­НАУКА­­Й­­ВИРОБНИЦТВО­­В­­УКРАїНІ.­ ВИДАТНІ­­ВІТЧИЗНЯНІ­­ВЧЕНІ­—­ТВОРЦІ­­ХІМІЧНОї­­НАУКИ

Вивчивши матеріал параграфа, ви зможете:

•знати про розвиток хімічної науки й хімічне виробництво в Україні, українських учених­хіміків;

•називати імена видатних вітчизняних учених­хіміків, найважливіші хімічні виробництва в Україні;

•характеризувати роль хімії для життя людини та суспільства;

•оцінювати внесок хімічної науки для розвитку вітчизняного виробництва;

•усвідомлювати значення громадянської позиції вченого.

історичний розвиток Хімічної науки. Ви завершуєте курс хімії основної

школи, вивчення якого дало змогу зрозуміти, що хімія є однією з фунда­ ментальних наук про природу. Вона формує перші уявлення про наукову картину світу, роль речовин у розвитку природи, взаємозв’язки між неорганічними й органічними речовинами та їхнє значення в житті людини й суспільства, допомагає усвідомити єдність усіх процесів у при­ роді. Вивчаючи цю науку, ви дізналися про багато речовин і процесів, про те, що саме відбувається з ними, про їхні біологічні функції та значення.

Як вам відомо, хімічна наука почала бурхливо розвиватися із серед­ ини ХVІІІ ст. Саме в той час з’явилися фундаментальні праці про те, що речовина складається з атомів і молекул; М. Ломоносов сформулю­ вав, а а. Лавуазьє повторно відкрив закон збереження маси речовин у процесі хімічних реакцій. Про цих визначних учених і їхній внесок у розвиток хімії ви вже довідалися з попередніх курсів.

Далі вчення про атоми розвинув англійський учений Дж. Дальтон. Він увів термін «хімічний елемент», позначення символів і хімічних сполук, висловив гіпотезу про різні маси й розміри атомів тощо. однак символи хімічних елементів, запропоновані Дж. Дальтоном, були незручними для користування, тому Є. Я. Берцеліус подав думку позна­ чати хімічні елементи символами, які складалися з однієї чи двох початкових літер їхньої латинської назви. Символи нововідкритих хімічних елементів трилітерні.

Знайдіть у періодичній системі трилітерні символи й назвіть ці елементи.

Неоціненний внесок у класифікацію хімічних елементів зробив російський учений Д. Менделєєв. Відкритий ним періодичний закон і створена на його основі періодична система хімічних елементів започат­ кували вивчення будови атома, сприяли поясненню утворення хіміч­ ного зв’язку між атомами й обґрунтуванню існування речовин молеку­ лярної та немолекулярної будови.

Геніальною стала робота італійського хіміка й фізика а. авогадро, який, досліджуючи гази, відкрив закон, названий його іменем.

214

§ 38. Хімічна наука й виробництво в Україні...

Сформулюйте періодичний закон, відкритий Д. Менделєєвим, і закон Авогадро.

Важливий внесок у відкриття нових хімічних елементів і в розвиток учення про радіоактивність атомів елементів зробили подружжя Марія та П’єр Кюрі. Французький учений, фізик і хімік польського походження М. Кюрі виявила радіоактивність хімічного елемента торію, а разом із чоловіком відкрила два радіоактивні елементи — Полоній та радій.

Явище радіоактивності М. Кюрі використала для діагностування хвороб, створивши перші рентгенівські установки. Вона — лауреат двох Нобелівських премій: перша — з фізики (1903), друга — з хімії (1911).

розвиток Хімічної науки в україні. видатні вітчизняні вчені-Хіміки. Згаду­

ючи імена вчених світового масштабу, які стояли біля витоків хімічної науки, не можна оминути українських науковців­хіміків.

Вивчаючи у 8 класі взаємодію металів із кислотами, ви ознайомилися з рядом активності металів. Його творцем був український та російський фізико­хімікМиколаБекетов­(1827–1911).

Узагальнивши результати досліджень як теорію витіснення металів, М. Бекетов установив ряд актив­ ності металів. Це сприяло відкриттю нового методу від­ новлення менш хімічно активних металів більш актив­ ними. Як відновник металів було використано металіч­ ний алюміній або магній, тож метод отримав назву

алюмотермія та магнетермія. У 1854 р. М. Бекетов запропонував економічно доцільну схему одержання сірки з гіпсу послідовним відновленням та окиснен­ ням: CaSO4 → CaS → H2S → S. Ці роботи набули широке застосування на хімічних виробництвах. окрім того, М. Бекетов сформулював закон дії мас. Працював учений у Харківському університеті. Його вважають основоположником фізичної хімії.

Олексій Бах­(1857–1946) — український учений­ біохімік. Закінчив Київський університет Св. Воло­ димира. Ініціатор створення фізико­хімічного інсти­ туту імені Л. Я. Карпова; разом з о. опаріним засну­ вав Інститут біохімії аН СрСр, був його директором.

Наукові досягнення стосуються досліджень окисно­ відновних процесів у живій клітині. о. Бах довів, що основою фотосин­

тезу органічної речовини (глюкози) зеленими листками рослин із вугле­ кислого газу й води є хімічна реакція. Учений створив пероксидну теорію повільного окиснення та довів, що саме пероксиди, які утворюються під час фотосинтезу, є джерелом молекулярного кисню, що виділяється в процесі асиміляції. о. Бах відкрив оксидаційні ферменти в рослинах і грибах, роз­ робив методику їх визначення. теоретичні розвідки вченого про ферменти стали науковим підґрунтям розвитку харчової промисловості.

215

Тема 4. Роль хімії в житті суспільства

струмом у водних розчинах на водень або метал, що виділяється на катоді, і решту групи, яка виділяється на аноді, а також пояснив причини виді­ лення на аноді різних продуктів залежно від умов електролізу. Він першим виявив вплив сили струму та площі поверхні анода на результат електро­ лізу й найповніше дослідив вплив інших чинників на перебіг процесу.

роботи М. Бунге з технічної хімії пов’язані з виноробством і вироб­ ництвом цукру з буряка. Учений удосконалив методику газового ана­ лізу, вивчав процес виробництва цукру з цукрового буряка й умови його перебігу, зробив вагомий внесок у розвиток вітчизняної цукрової

промисловості.

багатьох країн. Занесена до книги «Жінки України».

Алла Бондар­(1921–1981)­—­засновниця кафедри кібернетики хіміко­ технологічних процесів Київського політехнічного інституту, професор.

§ 38. Хімічна наука й виробництво в Україні...

закладів Міністерства вищої і середньої спеціальної освіти УрСр, перший заступник міністра освіти (1960–1962), міністр вищої освіти (1962–1967). У складі делегації України брала участь у роботі 15­ї та 16­ї Генеральної асамблеї ооН (1960, 1961).

а. Бондар керувала науковими дослідженнями в галузі основних процесів й апаратів хімічної технології, здійснила їхній математичний опис, використовувала ідеї планування експерименту для пошуку опти­ мальних режимів реалізації хіміко­технологічних процесів.

Володимир Вернадський­(1863–1945).­Див с. 213. Іван Горбачевський­(1854–1942). Див с. 191.

Микола Зелінський­ (1861–1953) — український хімік­органік. Працював на кафедрі хімії в Ново­ російському університеті в одесі, а згодом — професо­ ром на кафедрі органічної й аналітичної хімії Мос­ ковського університету.

об’єктом наукових досліджень М. Зелінського була нафта. Він установив її походження, дослідив хімічний склад нафти та продуктів її переробки, запропонував каталітичний крекінг (розщеплення) і піроліз нафто­

продуктів, добування толуену, а на його основі — синтез вибухової речо­ вини тротилу. У роки Першої світової війни це відкриття мало важливе значення для оборонної промисловості. Учений запропонував використо­ вувати алюмосилікати й оксиди як доступні каталізатори під час промис­ лової переробки нафти, платину й паладій — у процесі добування нафте­ нів; синтезував етин (ацетилен) і бензен. Як практич­ ний результат досліджень із нафтою у росії було від­ крито перший завод термічного крекінгу нафти.

М. Зелінський уперше запропонував протигаз — засіб захисту від отруйних газів.

Володимир Кістяківський (1865–1952) — україн­ ський учений­хімік. Навчався в університеті Св. Воло­ димира в Києві та Санкт­Петербурзькому універси­ теті. Наукові дослідження стосуються електрохімії, колоїдної хімії, корозії металів і теорії рідин.

В. Кістяківський відкрив фундаментальні законо­ мірності у фізичній хімії. Він упровадив новий науко­ вий напрямок — колоїдну електрохімію, вивчав елек­ трохімію магнію, хрому, заліза, алюмінію та інших металів, досліджував явище корозії.

Анатолій пилипенко­(1914–1993)­—­академік НаН України, доктор хімічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України, лауреат Державної премії України, відомий учений у галузі аналітичної хімії та хімії комплексних сполук.

217

Тема 4. Роль хімії в житті суспільства

основну увагу вчений приділяв проблемі захисту водного басейну України від забруднення техногенними відходами. Він працював над технологією створення замкнених циклів водопостачання в промисло­ вості, розробляв технологію комплексної переробки шахтних вод.

До кінця життя а. Пилипенко керував виконанням аналітичної час­ тини державних програм «Чиста вода» і «Питна вода», брав активну участь у ліквідації наслідків Чорнобильської катастрофи, неодноразово

хімічних реакцій. На основі нових світоглядних уявлень про хімічні реакції розвинув теорію гальванічного елемента.

З ініціативи Л. Писаржевського було створено Український нау­ ково­дослідний інститут фізичної хімії (ІФХ), який швидко став про­ відним у цій галузі в Україні. Був одним з ініціаторів створення уні­ верситету в Дніпрі (нині — Дніпровський національ­ ний університет імені олеся Гончара) і його хіміч­

ного факультету.

Антон Думанський (1880–1967) — доктор хіміч­ них наук, професор, член­кореспондент аН СрСр (1933), академік аН УрСр (1945).

цьому самому інституті, а через рік став асистентом кафедри. Саме тоді організував першу лабораторію колоїдної хімії, де активно проводив власні дослідження.

Магістерська дисертація була присвячена дослідженню колоїдних розчинів. Багато уваги приділяв ученню про дисперсність і вперше реа­ лізував ідею про застосування центрифуги для визначення розмірів колоїдних частинок. розроблені ученим методи контролю дисперсних систем упроваджені у виробничі процеси харчової промисловості.

а. Думанський є засновником фахового журналу «Колоїдний журнал». Ім’я вченого присвоєно Інституту колоїдної хімії і хімії води (м. Київ).

218

§ 38. Хімічна наука й виробництво в Україні...

Костянтин Яцимирський (1916–2005) — україн­ ський хімік­неорганік, професор, академік, лауреат Державної премії України (1991), заслужений діяч науки і техніки.

Після закінчення лісового технікуму в 1936 р. всту­ пив до Середньоазіатського державного університету (м. ташкент) на хімічний факультет. Будучи студен­ том, розпочав науково­дослідницьку роботу на кафе­ дрі органічної хімії. У повоєнні роки (1945–1961 рр.)

працював в Іванівському хіміко­технологічному К. Яцимирський інституті, де досліджував перспективну, але прак­ тично не вивчену на той час галузь фізико­неорганічної хімії — термо­

хімію комплексних сполук. У 1961 р. його було обрано членом­корес­ пондентом аН УрСр, а через рік він переїхав до Києва, де працював заві­дувачем відділу хімії комплексних сполук Інституту загальної та неорганічної хімії аН УрСр.

У1964 р. К. Яцимирського було обрано академіком аН УрСр, а з 1969 по 1982 р. він очолював Інститут фізичної хімії ім. Л. В. Пи­ саржевського аН УрСр, де продовжував наукову роботу. Ще з 1950­х років, окрім дослідження термодинамічних аспектів хімії координа­ ційних сполук, учений займається малодослідженою на той час галуззю неорганічної хімії — кінетика і механізм реакцій за участю металокомплексів. особливо зацікавили його реакції, у яких йони металічних елементів або їх комплекси поводяться як каталізатори.

У1960­ті роки керує великим циклом робіт із вивчення електронної будови координаційних сполук із використанням широкого арсеналу фізичних методів. Значну увагу К. Яцимирський приділяв питанням біонеорганічної хімії. Усі видатні здобутки вченого — це досягнення в галузі фізико­неорганічної, аналітичної та біонеорганічної хімії. За заслуги перед наукою нагороджений численними урядовими відзна­ ками — орденом «Знак Пошани», багатьма медалями.

Гідний внесок у хімічну науку зробили сучасні вчені а. Голуб, а. Кипріанов, С. реформатський, В. Яворський.

УЛьвівському національному університеті імені Івана Франка пра­ цює ціла плеяда хіміків­кристалографів.

Хімічна промисловість в україні.­Не секрет, що продукти хімічної про­ мисловості оточують нас повсякчас і відіграють вирішальну роль у всіх сферахжиттялюдинитасуспільства.Вивченняречовинзавждипов’язане з їх застосуванням. тому кожна вивчена вами речовина важлива або як сировина для виробництва інших речовин, або має своє практичне засто­ сування. Хімія — це будівельні матеріали, лікарські препарати й облад­ нання, мінеральні й органічні добрива та засоби боротьби зі шкідниками сільського господарства, енергоресурси, природні й синтетичні органічні

219

Тема 4. Роль хімії в житті суспільства

речовини, космічна техніка, легка та харчова промисловість тощо. Важко перелічити всі галузі застосування речовин.

Хімічна промисловість є пріоритетною серед інших виробництв, оскільки вона створює нові речовини й на їх основі — матеріали з напе­ ред заданими властивостями.

Упродовж ХХ ст. і на початку ХХІ ст. хімія та хімічна промисловість стали визначальними чинниками цивілізованості суспільства. Швид­ кими темпами розвивався промисловий синтез амоніаку, виробництво мінеральних добрив, полімерів і полімерних матеріалів, лікарських препаратів у фармацевтичній промисловості, а також штучних і синте­ тичних волокон, фарб, лаків, клеїв, харчових продуктів і добавок тощо. Практично неможливо перелічити всі речовини й матеріали, які стали невід’ємною частиною життя людини.

Пригадайте з курсу географії найважливіші хімічні виробництва України.

Локалізація хімічних підприємств здебільшого залежить від наяв­ ності сировини на тій чи іншій території України. Наприклад, на Львівщині було добре розвинуте виробництво сірки (м. Новий розділ) і калійних добрив (Стебник), в Івано­Франківській області — калійної солі (Калуш), на Донеччині — кам’яної солі (Слов’янськ, Бахмут).

однією з галузей хімічної промисловості є виробництво мінераль­ них добрив: нітратних (Дніпро, Горлівка, алчевськ, Лисичанськ, рівне, одеса), фосфатних (Вінниця, одеса, Суми), калійних — у міс­ цях добування калійної солі.

Сульфатну кислоту використовують у багатьох галузях хімічної про­ мисловості. Сировинною базою її виробництва є самородна сірка, заліз­ ний колчедан FeS2 і відходи нафтопереробної та коксохімічної промис­ ловості, металургії.

Виробництво соди найчастіше організовують у місцях, де є родовища кухонної солі та ропи, вапняку.

Назвіть, використавши знання з географії, основні підприємства органічного синтезу та їхнє розташування на території України.

отже, хімічна промисловість України охоплює майже всі виробни­ цтва в галузях і сферах, необхідних для створення добробуту й поліп­ шення життя людини. Без її продукції практично неможливо обійтися.

однак хімічні виробництва можуть завдати чимало шкоди природі, якщо нехтувати чинниками, які зумовлюють глобальні екологічні ката­ строфи. тому людина як частина природи, що наділена розумом і здат­ ністю творити, має виховувати в собі усвідомлення того, наскільки небезпечними можуть бути наслідки безгосподарного ставлення до при­ родних ресурсів і виробництв хімічної промисловості. Про це має знати й дбати насамперед молодь, яка будуватиме власне доросле життя, а відповідно, — і майбутнє України.

220