Вопрос№1. Предмет и методы химии как науки. Химизация сельского хозяйства.

Химия изучает состав, свойства и превращения веществ, а также явления, которые сопровождают эти превращения.

Одно из первых определений химии как науки дал великий русский ученый М.В. Ломоносов: «Химическая наука рассматривает свойства и изменения тел… состав тел… объясняет причину того, что с веществами при химических превращениях происходит».

Свое оригинальное и точное определение химии дал другой великий русский химик Д.И. Менделеев в знаменитой книге «Основы химии». По Менделееву, химия – это учение об элементах и их соединениях.

Химия относится к естественным наукам, которые изучают окружающий нас мир. Она тесно связана с другими естественными науками: физикой, биологией, геологией. Многие разделы современной науки возникли на стыке этих наук: физическая химия, геохимия, биохимия. Химия тесно связана также с другими отраслями науки и техники. В ней широко применяются математические методы, используются расчеты и моделирование процессов на элекронно-вычислительных машинах.

В современной химии выделилось много самостоятельных разделов, наиболее важные из которых, кроме отмеченных выше, неорганическая химия, органическая химия, химия полимеров, аналитическая химия, электрохимия, коллоидная химия и другие.

Объектом изучения химии являются вещества. Обычно их подразделяют на смеси и чистые вещества. Среди последних выделяют простые и сложные.

В химии выделяют следующие задачи:

• Освоение океанических источников сырья

• Проблема продовольственного питания

• Создание новых средств борьбы с болезнями растений

• Способы регулировки рождаемости

• Технология получения пищи из сырья не сельскохозяйственного происхождения

• Охрана окружающей среды

• Биохимические процессы

• Новые источники энергии

• Создание новых веществ с заранее заданными свойствами

• Теоретические исследования:

• Механизм химических реакций

• Действие катализаторов

• Процесс роста кристаллов

• Происхождение солнечной системы и вселенной

Роль химии в сельском хозяйстве.

Исключительно большое значение химия имеет в сельском хозяйстве, которое использует минеральные удобрения, средства защиты растений от вредителей, регуляторы роста растений, химические добавки и консерванты к кормам для животных и другие продукты. Использование химических методов в сельском хозяйстве привело к возникновению ряда смежных наук, например, агрохимия и биотехнологии.

Вопрос№2. Закон сохранения массы вещества м.В. Ломоносова. Закон взаимосвязи массы и энергии а. Эйнштейна. Закон постоянства состава.

Закон сохранения массы вещества впервые сформулировал М.В. Ломоносов. Позднее он экспериментально обосновал этот закон. Современная формулировка закона такова:

масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.

Закон сохранения массы вещества может быть объяснен с точки зрения атомно-молекулярного учения так: при химических реакциях атомы не исчезают и не могут возникнуть из ничего; общее число атомов остается постоянным до и после реакции. Например, при взаимодействии двухатомных молекул водорода и хлора должно образоваться столько молекул HCl, чтобы число атомов водорода и хлора осталось равным двум, т.е. две молекулы:

H2 + Cl2 = 2HCl

И поскольку атомы имеют постоянную массу, не меняется и масса веществ до и после реакции. Закон сохранения массы веществ М.В. Ломоносов связывал с законом сохранения энергии. Он рассматривал эти законы в единстве, как всеобщий закон природы.

Таким образом, законы сохранения массы веществ и сохранения энергии – это две стороны единого закона природы – закона вечности материи и ее движения. Взгляды Ломоносова подтверждены современной наукой. Взаимосвязь массы и энергии выражается уравнением Эйнштейна:

E = mc²

К основным законам химии относится закон постоянства состава:

всякое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.

Рассмотрим, например, состав оксида углерода (IV) CO2. Он состоит из углерода и кислорода (качественный состав). Содержание углерода в CO2 27,27%, кислорода – 72,73% (количественный состав). Получить углекислый газ можно многими способами: синтезом из углерода и кислорода, их оксида углерода (II) и кислорода. Во всех случаях чистый оксид углерода (IV) будет иметь приведенный выше состав независимо от способа получения.

Атомно-молекулярное учение позволяет объяснить закон постоянства состава. Поскольку атомы имеют постоянную массу, то и массовый состав вещества в целом постоянен.

Развитие химии показало, что наряду с соединениями постоянного состава существуют соединения переменного состава. Первые названы дальтонидами, вторые – бертоллидами. Состав дальтонидов выражается простыми формулами с целочисленными стехиометрическими индексами, например, H20, HCl, CCl4, CO2. Состав бертоллидов изменяется и не отвечает стехиометрическим отношениям. Например, состав оксида урана (IV) обычно выражают формулой UO3. На самом деле он имеет состав от UO2.5 до UO3.

В связи с наличием соединений переменного состава в современную формулировку закона постоянства состава следует внести уточнение.

Состав соединений молекулярной структуры, являются постоянным независимо от способа получения. Состав же соединений с немолекулярной структурой не являются постоянным и зависит от условий получения.