1. Понятие структуры материи

Материя — вещество, состоящее из мельчайших неделимых, абсолютно твёрдых, движущихся частиц, или атомов.

3 Структурных уровня организации материи:

1. микромир — молекулы, атомы, элементарные частицы; мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых объектов. Пространственная размерность: от 10 в -8й до 10 в -16й степени, продолжительность жизни: от бесконечности до 10 в -24й степени;

2. макромир — мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин; также — кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов. Пространственные величины: мм, см, км; время: с, мин, ч, г;

3. мегамир — планеты, звёздные комплексы, галактики, метагалактики; мир огромных космических масштабов и скоростей. Расстояния измеряются световыми годами, время существования космических объектов — миллионами и миллиардами лет.

2. Развитие знаний о веществе

1. Демокрит и Эпикур (V-III вв. д. н. э.) — основоположники античной атомистики: все тела состоят из неделимых материальных частиц – атомов, различающихся формой и величиной.

2. Натурфилософскому атомистическому учению о строении вещества противопоставлялась алхимия – донаучное направление в развитии химии, возникшее в III–IV вв. н. э. и получившее развитие в Западной Европе в XI–XVI вв. Основная цель алхимии – нахождение так называемого «философского камня» для превращения неблагородных металлов в золото и серебро, получения эликсира долголетия и т. д.

3. В эпоху Возрождения результаты химических исследований все в большей степени стали использоваться в металлургии, стеклоделии, производстве керамики, красок. Первое научное определение химического элемента в 1661 г. сформулировал английский химик и физик Р. Бойль (1627–1691 гг.), положивший начало экспериментальному химическому анализу. Химический элемент – совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Основываясь на результатах своих экспериментов, Р. Бойль сделал важный вывод: качества и свойства вещества зависят от того, из каких химических элементов оно состоит. Возникшее таким образом учение о составе вещества развивается и сегодня на качественно новом уровне.

4. Принято считать, что химия стала подлинной наукой во второй половине XVIII в., когда первый российский ученый-естествоиспытатель, гениальный ученый М.В. Ломоносов (1711–1765) сформулировал принцип сохранения материи и движения и исключил из числа химических агентов флогистон – невесомую материю. Первая химическая теория – теория флогистона, согласно которой металлы (железо, медь, свинец и др.) считались сложными телами, состоящими из соответствующих элементов и универсального «невесомого тела» – флогистона, оказалась ошибочной. Выяснив роль кислорода в процессе горения, окисления и дыхания, французский химик А.Л. Лавуазье (1743– 1794) окончательно опроверг теорию флогистона.

5. В начале XIX в. английский химик и физик Дж. Дальтон (1766–1844) заложил основы химической атомистики. Он впервые ввел понятие «атомный вес» и определил атомные массы (веса) ряда элементов. Он установил в 1803 г. важный закон – закон кратных отношений: если два химических элемента образуют друг с другом более одного соединения, то массы одного элемента, приходящиеся на одну и ту же массу другого, относятся, как целые числа, обычно небольшие.

6. В 1811 г. итальянский физик и химик А. Авогадро (1776–1856) ввел понятие «молекула» и выдвинул молекулярную гипотезу строения вещества. Молекула – микрочастица, образованная из атомов и способная к самостоятельному существованию. Атомно-молекулярные представления утвердились лишь в 60-х годах XIX в. В 1861 г. выдающийся русский химик A.M. Бутлеров (1828–1886) создал и обосновал теорию химического строения вещества, согласно которой свойства веществ определяются порядком связей атомов в молекулах и их взаимным влиянием.

7. В 1869 г. другой выдающийся русский химик – Д.И. Менделеев (1834–1907) открыл периодический закон химических элементов – один из фундаментальных законов естествознания. Свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер. Заряд ядра равен атомному (порядковому) номеру элементов в периодической системе Менделеева.

8. С конца XIX в. важнейшим направлением химии стало изучение закономерностей химических процессов. Управление химическими процессами – одна из главных проблем современной химии. Благодаря открытию новых явлений и эффектов и созданию на их основе высокочувствительных приборов, появилась возможность проводить экспериментальные химические исследования на более высоком уровне – молекулярном. Такие исследования позволили раскрыть механизм многих процессов в живом организме, синтезировать не существующие в природе вещества с необычными свойствами, установить сложную структуру молекулы ДНК, расшифровать молекулярный генный механизм наследственности и зарегистрировать быстропротекающие химические процессы.