Вопрос 1

Хи́мия — наука о химических элементах, их соединениях и превращениях, происходящих в результате химических реакций

Как одна из отраслей естествознания, химия связана с другими естественными науками. Химические изменения всегда сопровождаются изменениями физическими. Широкое применение физических методов исследования и математического аппарата в химии сблизило её с физикой и математикой. Химия также связана и с биологией, поскольку биологические процессы сопровождаются непрерывными химическими превращениями. Химические методы используют для решения проблем геологии. Связь между различными естественными науками очень тесная, на стыках наук возникают новые науки, например, ядерная химия, биохимия, геохимия, космохимия и т.д.Изучение химическими методами ряда технических проблем связывает химию с инженерно – техническими и специальными дисциплинами, необходимыми для практической деятельности инженера. Так, производство стали и других сплавов, чистых металлов и полупроводников, выработка из них изделий и их дальнейшее использование, эксплуатация различных механизмов в соответствующих газовых и жидких средах – всё это требует конкретных химических знаний и умения применить их на практике.Нет почти ни одной отрасли производства, не связанной с применением химии. Природа даёт нам лишь исходное сырьё – дерево, руду, нефть, газ и др. Подвергая природные материалы химической переработке, получают разнообразные вещества, необходимые для сельского хозяйства, промышленности, домашнего обихода – удобрения, металлы, пластические массы, краски, лекарственные вещества, мыло, соду и т.д. Химия нужна человечеству для того, чтобы получить из веществ природы, по возможности, всё необходимое – металлы, цемент и бетон, керамику, фарфор и стекло, каучук, пластмассы, искусственные волокна, фармацевтические средства. Для химической переработки природного сырья необходимо знать общие законы превращения веществ, а эти знания даёт химия.

Вопрос 2

В основе физики и химии лежит атомно-молекулярное учение. Источником для зарождения атомно-молекулярного учения являются труды древнегреческих философов, основным научным методом которых являлись дискуссия, спор. Для поиска первопричин в спорах обсуждались многие логические задачи, одной из которых являлась задача о камне: что произойдет, если начать его дробить? Большинство философов считало, что этот процесс можно продолжать бесконечно, и только Левкипп утверждал, что этот процесс не бесконечен: при дроблении, в конце концов, получится такая частица, дальнейшее деление которой будет просто невозможно. Основываясь на этой концепции, Левкипп (500–440 гг. до н.э.) утверждал: "Материальный мир дискретен, он состоит из мельчайших частиц и пустоты".Ученик Левкиппа Демокрит (460–370 гг. до н.э.) назвал мельчайшие частицы, из которых состоит вещество, "неделимые", что в переводе на греческий значит "атомы". Демокрит, развивая новое учение – атомистику, приписал атомам такие современные свойства, как размер и форму, способность к движению.Последователь Демокрита Эпикур (342–270 гг. до н.э.) придал древнегреческой атомистике завершенность, предположив, что у атомов существует внутренний источник движения и они сами способны взаимодействовать друг с другом.Хотя атомистика древних греков и выглядит удивительно современно, ни одно из ее положений не было доказано. Об учении атомистов не вспоминали почти 20 веков. И только в середине XVIII в. учение было возрождено, развито и впервые применено в химии великим русским ученым М.В. Ломоносовым. Основные положения учения были изложены впервые в 1741 г. в работе "Элементы математической химии".Несколько позднее атомистическое учение в химии было применено и развито Дальтоном ("Новая система химической философии", 1808 г.).Настоящая наука отличается от произвольных наблюдений и случайных опытов тем, что научный результат всегда воспроизводим. Если ученый сообщил, в каких условиях воздействие на системы вызывает определенный результат, можно получить тот же результат, поставив другой опыт при тех же условиях.Для химических экспериментов особое значение имеет соблюдение определенного температурного режима, чистоты исходных веществ, концентраций и порядка проведения реакции. При этом обычно предполагается, что объект иссследования находится в той же инерционной системе (т. е. движется в пространстве с той же постоянной скоростью).При проведении опытов химики используют основной закон природы — закон сохранения массы веществ: сумма масс исходных соединений равна сумме масс продуктов химической реакции. Первая общая формулировка этого закона была дана М. В. Ломоносовым в 1748—1760 гг.: «Все перемены, в натуре встречающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому. Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения». В 1840 г. того же века французский химик А. Лавуазье на основе многочисленных экспериментов доказал закон сохранения массы. А в 1840 г. основатель термохимии профессор Петербургского горного института Г. И. Гесс сформулировалзакон сохранения энергии для химических реакций: «Тепловой эффект любой химической реакции зависит лишь от начального и конечного состояния системы и не зависит от промежуточных состояний и путей перехода».Но можно ли применять эти законы, если реакция идет не в инерционных условиях? Например, как учесть соотношение масс и энергий космической ракеты, летящей в иную галактику, и газов, вылетающих из сопел ее двигателей (или фотонов, мезонов и т. д.)? В этом случае придется пользоваться более общим выражением закона сохранения массы веществ и энергии по уравнению А. Эйнштейна:

где Е — энергия тела, — его масса, v — скорость движения, с — скорость света в вакууме, равная 300 000 км/с.

В земных условиях (особенно при проведении химических реакций при нормальных температуре и давлении) изменение массы настолько ничтожно, что мы его просто-напросто не можем обнаружить. Поэтому в лабораторной и производственной практике на каждом шагу пользуются законом сохранения массы веществ в его классической форме.Закон постоянства состава (Ж.Л. Пруст, 1801—1808гг.) — любое определенное химически чистое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же химических элементов, причем отношения их масс постоянны, а относительные числа их атомов выражаются целыми числами