Тема 8. Химия и естествознание

1. Структура химического знания.

2. Что такое химические элементы?

3. Что такое химические связи?

4. Что такое химические подсистемы и структуры?

5. Что такое трансформации химических веществ и химические реакции?

8.1. Структура химического знания.

Таблица 8.

Основа химического знания	Результат
Физической основой являются три постулата квантовой механики: уравнение Шредингера; принцип Паули (электроны по спинам и энергетическим уровням); волновая функция (о плотности распределения заряда и спина).	Химическую реакцию следует рассматривать как физический процесс перестройки электронных оболочек и перегруппировки ядер.
Математической основой стало установление множества количественных закономерностей, точных законов (включая периодичный закон Менделеева).	Высочайший измерительный уровень определения атомно-молекулярных, термодинамических и кинетических констант, характеризующих вещество и химический процесс.

В соответствии с системным подходом химический мир можно охарактеризовать как статичный, а в соответствии с информационным – как динамический, подчиняющийся законам максимальной пространственной экспансии, усложнения и деградации. В результате структуру химических знаний составят:

1) химические элементы;

2) химические связи;

3) химические структуры;

4) химические подсистемы и классы химических веществ;

5) система химического мира;

6) надсистема химического мира;

7) субстрат химического мира;

8) трансформация химических веществ.

2. Что такое химические элементы?

Химический элемент – это совокупность одинаковых атомов, или атомов с одинаковым зарядом ядра - одинаковым порядковым номером Z в таблице Менделеева.

^М Х _Z Атомные ядра с одинаковыми Z (порядковый номер, заряд) и различными М (т.е. с одинаковым количеством протонов, но разным количеством нейтронов), следовательно, и различными радиоактивными свойствами, называются изотопами.

Таким образом, изотопы имеют такой же заряд (Z), т.е. одинаковые химические свойства, на различные атомные массы и радиоактивность.

В естественном состоянии химически чистое вещество представляет собой смесь основных элементов и изотопов в различных пропорциях, поэтому в таблице Менделеева М не целое число.

Известно 114 элементов, из 88 обнаружены в природе в существенных количествах, а остальные получены искусственно.

Все химические элементы связаны периодизацией системы элементов Менделеева. По горизонтали увеличиваются неметаллические свойства, по вертикали увеличиваются металлические свойства и увеличивается устойчивость атома химического элемента.

В химических реакциях химические элементы остаются неизменными, могут превращаться друг в друга в ядерных реакциях.

2. Что такое химические связи?

Взаимодействие атомов химических элементов, обусловливающее их соединение в молекулы или кристаллы, называется химической связью.

Действующие при образовании химические связи имеют в основном электрическую природу: образование химических связей сопровождается перестройкой электронных оболочек связывающихся атомов.

Диаграмма

Типы химических связей

Ковалентная связь

осуществляется парой электронов, находящихся в общем владении двух атомов, образующих связь

Ионная связь, в основе которой лежит электростатическое взаимодействие между противоположно заряженными ионами

Водородная связь обусловлена поляризацией ковалентных связей, когда совместные электроны находятся у атома элемента, связанного с атомом водорода

Металлическая связь обусловлена свободным перемещением электронов внешних оболочек металлов.