- •Саблина Ольга Анваровна
- •Глава 1. Естественнонаучное познание
- •1.1 Наука и ее характерные черты
- •1.2 Естествознание и его отличие от гуманитарных наук
- •1.3. Структура естественнонаучного познания
- •1.4 Методы естественнонаучного познания
- •1.5 Научные революции как трансформация оснований науки
- •1.6 Модели развития науки
- •Глава 2. Пространство и время в естественнонаучной картине мира
- •Развитие взглядов на пространство и время в истории науки
- •2.2 Специальная теория относительности
- •2.3 Общая теория относительности
- •2.4 Симметрия и законы сохранения
- •Глава 3. Физические концепции описания микромира
- •Структурные уровни организации материи
- •3.2 Квантово-механические представления. Корпускулярно-волновой дуализм
- •3.3 Особенности изучения микромира. Динамические и статистические закономерности
- •3.4 Релятивистская квантовая механика
- •3.5 Классификация элементарных частиц
- •3.6 Основные физические взаимодействия
- •3.7 Эволюция представлений о строении атомов
- •Глава 4. Физические концепции описания мегамира
- •4.1 Происхождение и эволюция Вселенной
- •4.2 Эволюция галактик и звезд
- •4.3 Происхождение Солнечной системы
- •4.4 Антропный принцип
- •Глава 5. Термодинамические свойства макросистем
- •5.1 Основные положения равновесной термодинамики
- •5.2 Основные положения неравновесной термодинамики. Синергетика – теория самоорганизации
- •Глава 6. Основы химии
- •6.1 Основные понятия и законы химии
- •6.2 Химические реакции и особенности их протекания
- •6.3 Типы химических связей
- •6.4 Основные понятия органической химии
- •Глава 7. Концепции развития геосферных оболочек Земли
- •7.1 Географическая оболочка и ее особенности
- •7.2 Атмосфера: строение, происхождение, экологические функции
- •7.3 Гидросфера: строение, происхождение, экологические функции
- •7.4. Внутреннее строение Земли. Литосфера и ее экологические функции
- •Глава 8. Особенности биологического уровня организации материи
- •8.1 Критерии и уровни организации живого
- •8.2. Клетка – структурно-функциональная единица живого
- •8.3 Механизм хранения и реализации наследственной информации
- •Глава 9. Происхождение и эволюция органического мира
- •9.1 Концепции происхождения жизни на Земле
- •9.2 Основные этапы эволюции органического мира
- •9.3 Основные закономерности микроэволюции
- •9.4 Видообразование и основные закономерности макроэволюции
- •Глава 10. Основы экологии
- •10.1 Основные понятия и закономерности экологии
- •10.2 Учение в.И.Вернадского о биосфере
- •10.3 Глобальные экологические проблемы
- •Глава 11. Человек и его место в биосфере
- •11.1 Положение человека в системе животного мира
- •11.2 Происхождение и эволюция человека
- •11.3 Учение в.И.Вернадского о ноосфере
- •Заключение
- •Список рекомендуемой литературы
- •Содержание
Глава 6. Основы химии
6.1 Основные понятия и законы химии
Химия — это естественная наука, изучающая состав, свойства и химические превращения веществ.
Атом — электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, состоящих из ядра (образованного протонами и нейтронами) и электронов. Всю совокупность атомов можно классифицировать по заряду ядра. Совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра называется химическим элементом.
Изотопы — это разновидности атомов одного и того же химического элемента с разной атомной массой, но одинаковым зарядом ядра. Ядра таких элементов содержат одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. Например, изотопами водорода являются: H1 (атомная масса равна 1, в ядре имеется протон, нейтроны отсутствуют), D2 (дейтерий, атомная масса равна 2, в ядре имеется протон и нейтрон), T3 (тритий, атомная масса равна 3, в ядре имеется протон и 2 нейтрона).
Молекула — это наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами. Молекула — это электронейтральная наименьшая совокупность атомов, образующих определенную структуру посредством химических связей. Атомы элементов не меняются в результате химического процесса. Молекулы при любой химической реакции изменяются.
Моль – единица количества вещества, содержащая столько же единиц данного вещества, сколько атомов содержится в 12 г углерода (число Авогадро – 6,02·1023)
Химическая формула отражает состав (структуру) вещества. Молекулярная формула указывает число атомов каждого элемента в молекуле. Структурная (графическая) формула отражает порядок соединения атомов в молекуле и число связей между атомами.
Химическая реакция — превращение веществ, сопровождающееся изменением их состава и (или) строения. Схема реакции — запись с помощью формул исходных веществ и продуктов реакции.
Валентность — это свойство атома данного элемента образовывать химические связи с другими атомами. Она определяется числом неспаренных электронов, неподеленных электронных пар и свободных орбиталей валентного уровня.
Закон сохранения массы веществ (М.В. Ломоносов, 1748 г.; А. Лавуазье, 1777 г.): масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, получившихся в результате реакции.
Закон постоянства состава (Ж.Л. Пруст, 1801 г.): каждое чистое соединение независимо от способа его получения всегда имеет один и тот же состав.
Закон кратных отношений (Дж. Дальтон, 1803 г.): если два элемента могут образовывать между собой несколько соединений, то массовые доли любого из элементов в этих соединениях относятся друг к другу как небольшие целые числа.
Закон Авогадро (А. Авогадро, 1811 г.): в равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одно и то же число молекул. В частности, при нормальных условиях — при температуре 273 К (0 °С) и давлении 101,325 кПа (1 атм., или 760 мм рт. ст.) — любой газ, количество которого равно 1 моль, занимает объем 22,4 л. Этот объем называется молярным объемом при нормальных условиях.
Учение о строении атома сыграло колоссальную роль в химии и физике XIX века. На основе атомной модели вскрыты глубинные принципы периодического изменения свойств химических элементов и развита теория Периодической системы Д.И. Менделеева. Решающее значение здесь имело установление закономерностей формирования электронных конфигураций (оболочек) по мере роста заряда атомного ядра. Современная формулировка периодического закона Д.И. Менделеева такова: свойства химических элементов, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов.
Периодический закон и Периодическая система элементов Д.И. Менделеева позволили химии стать истинной наукой. Химия перестала быть описательной, экспериментальной научной дисциплиной. С открытием периодического закона в ней стало возможным научное предвидение. Периодический закон и Периодическая система ускорили развитие учения о строении атома, что привело к открытию атомной энергии и использованию ее для нужд человечества. Периодический закон сыграл решающую роль в развитии ряда смежных с химией естественных наук.