Вопрос 1 «Предмет и задача химии. Значение химии»

Химия — наука о строении, свойствах веществ, их превращениях и сопровождающих явлениях. Перед современной химией сто­ят три главные задачи. Во-первых, основополагающим направлением развития химии является исследование строения вещества, развитие теории строения и свойств молекул и материалов. Важно установление связи между строением и разнообразными свойствами веществ и на этой основе построение теорий реакци­онной способности вещества, кинетики и механизма химических реакций и ката­литических явлений. Вторая задача — осуществление направленного синтеза новых веществ с заданными свойствами. Здесь также важно найти новые реакции и катализаторы для более эффективного осуществления синтеза уже известных и имеющих промышленное значение соединений. В-третьих — анализ. Эта традиционная задача химии приобрела особое значе­ние. Оно связано как с увеличением числа химических объектов и изучаемых свойств, так и с необходимостью определения и уменьшения последствий воз­действия человека на природу.

Современная химия достигла такого уровня развития, что существует це­лый ряд ее специальных разделов, являющихся самостоятельными науками. В зависимости от атомарной природы изучаемого вещества, типов химических свя­зей между атомами различают неорганическую, органическую и элементоорганическую химии. Объектом неорганической химии являются все химические элементы и их соединения, другие вещества на их основе. Органическая химия изучает свойства обширного класса соединений, образованных посредством хи­мических связей углерода с углеродом и другими органогенными элементами: водородом, азотом, кислородом, серой, хлором, бромом и йодом. Элементоорганическая химия находится на стыке неорганической и органической химии. Эта «третья» химия относится к соединениям, включающим химические связи углерода с остальными элементами периодической системы, не являющимися органогенами.

Химия является общетеоретической дисциплиной. Она призвана дать студентам современное научное представление о веществе как одном из видов движущейся материи, о путях, механизмах и способах превращения одних веществ в другие. Знание основных химических за­конов, владение техникой химических расчетов, понимание возможностей, пре­доставляемых химией с помощью других специалистов, работающих в отдель­ных и узких ее областях, значительно ускоряют получение нужного результата в различных сферах инженерной и научной деятельности.

Химическая отрасль — одна из важнейших отраслей промышленности в нашей стране. Производимые ею химические соединения, различные композиции и материалы применяются повсюду: в машиностроении, металлургии, сельском хозяйстве, строительстве, электротехнической и элек­тронной промышленности, связи, транспорте, космической технике, медицине, быту, и др. Главными направлениями развития современной химической промышленности являются: производство новых соединений и материалов и повышение эффек­тивности существующих производств.

Вопрос 2. Строение атома. Модели атома (Морозова, Резерфорда, Бора). Теория Бора. Уравнение Планка. Принцип неопределенности Гейзенберга. Волновая функция.

Все вещества состоят из атомов. Атомы бывают различные. Атомы каждого вида одинаковы между собой, но они отличаются от атомов любого другого вида. Атом — система взаимодействующих элементарных частиц, состоящая из ядра и электронов. Тип атома определяется составом его ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов, вместе называемых нуклонами. Элемент — совокуп­ность атомов с одинаковым зарядом ядра, т. е. числом протонов. Атомы эле­мента могут иметь различные числа нейтронов в составе ядра, а следовательно, и массу. Такие атомы, относящиеся к одному элементу, называются изотопами. Каждый известный элемент имеет свое обозначение. Так водород обозначает­ся как Н, углерод — С. Атом — наименьшая частица элемента, обладающая его химическими свойствами.

При химическом взаимодействии атомов образуются молекулы. Молекулы бывают одноатомные (молекулы гелия Не), двухатомные (азота N2), многоатомные (воды Н₂О,) и полимерные (содержащие до сотен тысяч и более атомов — молекулы металлов в компакт­ном состоянии, белков, кварца). При этом атомы могут соединяться друг с дру­гом не только в различных соотношениях, но и различным образом. Поэтому при сравнительно небольшом числе химических элементов число различных веществ очень велико. Состав и строение молекул определяют состояние вещества при выбранных условиях и его свойства. Например, диоксид углерода СО₂ при обычных условиях — газ, взаимодействующий с водой. При хими­ческих явлениях молекулы разрушаются, но атомы сохраняются. Во многих химических процессах атомы и молекулы могут переходить в заряженное состояние с образованием ионов — частиц, несущих избыточный положительный или отрицательный заряды.

Модель атома.