Презентация Химические концепции естествознания Химия как наука. Эволюция химических знаний онлайн

Содержание слайда: Лекция 7.1. Химические концепции естествознания Химия как наука. Эволюция химических знаний.

Содержание слайда: 1. Химия как наука. Важнейшим разделом современного естествознания является химия – наука о веществах и превращениях их друг в друга. Химия, как известно, изучает химическую форму движения. Признаком химической формы движения является превращение одних веществ в другие в результате перераспределения связей атомов и перестройки электронных оболочек атомов.

Содержание слайда: 1. Химия как наука. Вещество – это каждый отдельный вид материи, обладающий при определенных условиях постоянными физическими свойствами, такими как удельный вес, температура плавления, температура кипения, растворимость, теплоемкость, теплопроводность и многое другое. Только чистое вещество обладает определенными, постоянными свойствами. В большинстве случаев природные вещества – смеси. Абсолютно чистые вещества – не известны.

Содержание слайда: 1. Химия как наука. Каждое чистое вещество состоит из одного или нескольких химических элементов. Элемент -совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Атом представляет собой электронейтральную частицу, состоящую из положительно заряженного атомного ядра (протоны), отрицательно заряженных электронов и нейтральных нейтронов.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: 1. Химия как наука. Электроны находятся в электронных оболочках. Атом может иметь семь оболочек таких как: K, L, M, N, ….,Q. Эти оболочки состоят из 4-х типов уровней: s, p, d и f, которые могут содержать 1, 3, 5, или 7 электронных орбит. Внешние электроны (на внешних электронных орбитах) слабее связаны с ядром, чем внутренние . Эти электроны по существу и обуславливают свойства тех или иных веществ: окислов, оснований , кислот, солей.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: 1. Химия как наука. Химией называют науку о химических элементах и их соединениях. Любое вещество состоит из химических элементов и их соединений. Причем свойства веществ определяются: Его элементным и молекулярным составом; Структурой его молекул; Термодинамическими и кинетическими условиями, в которых вещество находится в процессе химической реакции; Уровнем химической организации вещества.

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний Химия как собрание различных сведений, часто облеченных в мистическую форму, возникла в начале нашей эры в Александрии (Египет). Она прошла следующие этапы развития: I этап (с 1-12 век), алхимия; II этап (с 12 по 17 век), алхимия, патрохимия; III этап (с 17 по 19 века) – становление химии как науки, количественная и теоретическая химия; IV этап – с 20 века по настоящее время , теоретическая и эволюционная химия.

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний С другой стороны различают также следующие уровни химических знаний, лежащие в основе современной химии: I уровень – учение о составе вещества (1660-1800 г.); II уровень химических знаний – развитие структурной химии (1800-1950 г.); III уровень химических знаний – учение о химических процессах (1950-1970 г.); IV уровень химических знаний – концепции эволюционной химии (1970 – по настоящее время).

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний Только в 17 веке химия начинает освобождаться от схоластического подхода (его главная цель – защита христианской религии) к изучению природы и строить выводы на основе точного эксперимента, опыта. Начало было положено в химии английским физиком и химиком Робертом Бойлем (1627-1691), который говорил: «Познания возникают из обобщения опытных данных, наблюдаемых явлений природы. Цель химии – познать строение тел, а средство познания – химический анализ, состоящий в разложении тел на элементы». Учение о составе вещества охватывает три проблемы: анализ состава химического элемента; определение состава химического соединения; применение все большего числа химических элементов для производства новых материалов.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний Но прочный научный фундамент химия получила лишь после утверждения атомно-молекулярного учения, основные положения которого можно сформулировать следующим образом: все вещества состоят из атомов ; атомы каждого вида (элемента) одинаковы между собой, но отличаются от атомов любого другого вида (элемента); при взаимодействии атомов образуются молекулы: гомоядерные ( при взаимодействии атомов одного элемента) или гетероядерные ( при взаимодействии атомов разных элементов ); при физических явлениях молекулы сохраняются, при химических – разрушаются; при химических реакциях атомы в отличие от молекул сохраняются; химические реакции заключаются в образовании новых веществ из тех же самых атомов, из которых состоят первоначальные вещества.

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний Кроме того Лавуазье пришел к выводу: при химических реакциях не только сохраняется общая масса веществ, но и масса каждого из элементов, входящих в состав взаимодействующих веществ, остается постоянной. Следовательно, при химических реакциях элементы не превращаются друг в друга. Это был удар по алхимии.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний С 1800 - 1950 годы химия превращается из науки преимущественно аналитической в науку главным образом синтетическую. В 1861 г. выдающимся русским химиком А. М. Бутлеровым (1828-1886) были предложены «Основные положения теории химического строения органических веществ», которые сводятся к следующему: 1.Все атомы, образующие молекулы органических веществ, связаны в определенной последовательности согласно их валентностям. 2. Свойства веществ зависят не только от того, какие атомы, сколько их входит в состав молекул, но и от порядка соединения атомов в молекулах. Важным понятием является изомерия. Изомерия – явление, при котором могут существовать несколько веществ, имеющих один и тот же состав и одну и ту же молекулярную массу, но различающихся строением молекул. 3. По свойствам данного вещества можно определить строение его молекулы, а по строению молекулы предвидеть свойства. 4. Атомы и группы в молекулах веществ взаимно влияют друг на друга.

Содержание слайда:

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний Обобщая можно сказать, что любое вещество состоит из химических элементов и их соединений. Свойства вещества определяются: его элементным и молекулярным составом; структурой его молекул; термодинамическими и кинетическими условиями, в которых вещество, находится в процессе химической реакции; уровнем химической организации вещества. Согласно современным представлениям структура молекул – это пространственная и энергетическая упорядоченность квантово-механической системы, состоящей из атомных ядер и электронов. Период становления структурной химии иногда называют «триумфальным маршем органического синтеза».

Содержание слайда:

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний Интенсивное развитие автомобильной промышленности, авиации, энергетики и приборостроения в первой половине XX века выдвинуло новые требования к производству материалов (синтетические каучуки, высокооктановое топливо, пластмассы, надежные изоляторы, жаропрочные органические полимеры, полупроводники). Для получения этих материалов необходимы: температура, давление, растворители и другие факторы, воздействующие на направление и скорость химических процессов.

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний Под влиянием новых требований производства с 1950 по 1970г. широко развивается химическая наука, связанная с учением о химических процессах. Химия становится наукой уже не только и не столько о веществах как законченных предметах, но наукой о процессах и механизмах изменения вещества.

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний Таким образом, третий уровень познания представляет собой исследование внутренних механизмов и условий протекания химических процессов. Такие факторы, как температура, давление, объем, время оказывают громадное влияние на характер процессов и объемы получаемых веществ, что имеет первостепенное значение для массового производства. Это и было свойственно XX столетию, так как Химия стала основной производительной силой общества.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний В 1970 г. наступил по существу четвертый и последний уровень развития химических знаний, который назван эволюционной химией. В сущности речь идет об использовании химического опыта живой природы; это своеобразная биологизация химии. В процессах получения различных продуктов используют более совершенные катализаторы химических реакций, речь идет о самоорганизации химических систем.

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний Другой пример эволюционного развития химии: синтез новых материалов. Современную материально-техническую базу производства примерно на 90% составляют всего лишь 2 вида материалов: металлы и керамика. В мире производится 600 млн. тонн металла (150 кг на каждого жителя). Основное преимущество керамики: ее плотность на 40% ниже плотности металла. В 1960 году получен у нас сверхтвердый материал гексанит – P (разновидность нитрида бора). Керамика может также иметь сверхпроводимость при t > температуры кипения азота.

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний Огромное значение в настоящее время приобретает химия экстремальных состояний. Химия экстремальных состояний включает: плазмохимию, радиационную химию, химию высоких энергий, высоких давлений и температур. Например, радиационное облучение гамма- лучами полиэтилена позволило повысить его прочность.

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний Четвертый концептуальный уровень является дальнейшим развитием предыдущего уровня, связан с более глубоким изучением природы реагентов, участвующих в химических реакциях, а также применением катализаторов, значительно ускоряющих скорость их протекания. На этом этапе мы встречаемся уже с простейшими явлениями самоорганизации, которые изучаются синергетикой. Эволюционная химия считается предтечей биологии, наукой о самоорганизации и саморазвитии химических систем.

Содержание слайда: 2. Эволюция химических знаний Важной особенностью четвертого уровня развития химии ( эволюционной химии ) является применение катализа, который в настоящее время творит чудеса. Например, синтез аммиака благодаря катализу стал возможен при нормальном давлении и комнатной температуре. Горох, фасоль, другие бобовые не требуют подкормки азотом. Они содержат микрореактор – азотобактер, извлекающий азот прямо и воздуха и перерабатывающей его в амины.