Материалы к уроку по теме«История развития химии»
| БЛОК № 2. Происхождение слова «химия» | ||||||||
| Существует более десяти версий происхождения слова «химия». Большинство учёных склоняется к трём основным версиям, которые своими корнями уходят в глубину веков: в Древний Египет, Древнюю Грецию и Древний Китай. | ||||||||
| Древний Египет | Древняя Греция | Древний Китай | ||||||
| От слова «хем» (хеми, хёми, хам, хюми), что означает: а) название страны Египет; б) «тёмный или чёрный», чернозём – плодородная почва, находящаяся в долине Нила. | От слова «хемейя» (chmeϊa), что в переводе означает искусство выплавки металлов (литьё металлов). Греческое слово «химевсис» означает «смешивание». | От слова «ким», что означает «золото». Первые химические знания появились здесь за 3000 лет до нашей эры. | ||||||
| Здесь были широко развиты: а) искусство бальзамирования; б) приготовление красок и клеев; в) крашение тканей; г) получение стекла и строительных материалов, например, извести; д) изготовление золотых, серебряных, медных изделий. Древние египтяне умели варить мыло, приготавливать вина и пиво, а также уксус. Химические знания считались «священными» и «тайными», поэтому ими владели лишь избранные, главным образом – жрецы и люди, приближенные к фараонам. | Здесь было развито производство гончарных изделий, стекла, красителей, а также металлов и сплавов на их основе: а) золота и серебра (способы получения, были заимствованы у древних египтян); б) меди и бронзы (сплава меди с оловом). Из бронзы изготавливали домашнюю утварь, оружие, украшения; в) свинца и припоя (сплава свинца с оловом). Из них изготовляли водопроводные трубы, чеканили монеты, печати и другие изделия; г) латуни (сплава меди с цинком). Изготовляли оружие и другие изделия. | Здесь были изобретены: фарфор, порох, бумага. Изобретение бумаги приписывается китайскому учёному и смотрителю императорского двора Чай Луню (II век н.э.). Древними китайцами были разработаны способы получения сахара из растений, растительных красителей, лекарств, органических удобрений и других веществ. | ||||||
| Этой точки зрения придерживался французский химик Пьер Эжен Марселен Бертло, который долго и плодотворно занимался изучением истории химии. | ||||||||
| Как полагают большинство ученых, занимающихся историей химии, слово «химейа» или «химия» впервые применил греческий философ и естествоиспытатель Зосима Панополитанский, который родился в египетском городе Панополисе и жил в конце IV – середине V веков нашей эры. Он обозначал этим термином процессы «настаивания и наливания». | ||||||||
| БЛОК № 3. Этапы развития химии | ||||||||
| История развития химии условно подразделяется на пять этапов: | ||||||||
| Номер этапа | Название этапа | Хронологические рамки этапа | События, характеризующие начало этапа | Выдающиеся ученые | ||||
| I | Хаотический | древнейшее время – IV век нашей эры | Рождение Вселенной, Солнечной системы, планеты Земля. | Левкипп, Демокрит, Аристотель, Архимед, Эпикур (все Древняя Греция), Ц. Лунь (Китай). | ||||
| II | Алхимический | IV век – середина XVI века | Зарождение новых представлений о веществах в странах Востока. Поиски философского камня и эликсира молодости. | Моа-хоа (Китай), Ар-Рази, Гебер(оба Персия), Авиценна, Т. Парацельс (Германия) | ||||
| III | Становления химии как науки | середина XVI века – середина XVIII века | Сформулирована основная задача химии: исследование состава различных тел, поиск новых элементов. Развито представление о понятии «химический элемент» (Р. Бойль, 1661 год, книга «Химик-скептик»). Сформулировано определение «химии»: искусство разделять различные вещества, содержащиеся в смешанных телах (минеральных, растительных и животных) (Н. Лемери, 1675 год, книга «Курс химии»). | Г. Галилей (Италия), П. Гассенди, (Франция), И. Глаубер (Германия), И. Ньютон (Англия). | ||||
| IV | Научно-экспе-риментальный | середина XVIII века – 1869 год | Работы М.В. Ломоносова (Россия) по разработке основ корпускулярной (атомно-молекулярной) теории (1741–1750 годы) и по открытию закона сохранения масс веществ (1748-1756 годы). | К. Шееле (Швеция), Д. Дальтон, (Англия), А. Лавуазье (Франция), А.М. Бутлеров (Россия). | ||||
| V | Современный | 1869 год – наши дни | Работы Д.И. Менделеева (Россия) по открытию периодического закона и составление на его основе периодической системы химических элементов (1869-1871 годы). | С.А. Аррениус (Швеция), Д. Томсон, Э. Резерфорд, Д. Чедвик (все Англия), Л. Полинг (США), В.И. Вернадский (Россия, СССР). | ||||
| Каждый этап подразделяется на периоды или особые течения в науке. Например: на третьем этапе развития химии был особый период иатрохимии (ятрохимии) или на границе третьего и четвёртого этапов период пневматической химии (т.е. период изучения газообразных веществ и их смесей). | ||||||||
| БЛОК № 4. Важнейшие открытия в химии | ||||||||
| Номер этапа | Выдающиеся учёные этого этапа | Важнейшие их открытия или события на этом этапе | ||||||
| I | Левкипп (Древняя Греция) | Заложены основы атомистики (середина V века до нашей эры). | ||||||
| Демокрит (Древняя Греция) | Введено понятие атом (IV век до нашей эры). | |||||||
| Архимед (Древняя Греция) | Открыл один из основных законов гидростатики (ІІІ век до н.э.). | |||||||
| II | Зосима Панополитанский (Греция) | Появился современный термин «химия» (около 400 года). | ||||||
| Мао-хоа (Китай) | Установлено, что в воздух входит газ, который поддерживает горение и дыхание (середина VIII века). | |||||||
| Джабир ибн Хайян (Гебер) (Персия) | Впервые использованы и описаны приёмы фильтрования и кристаллизации, описаны способы получения серной и азотной кислот, «царской водки», нашатырного спирта (805-812 годы). | |||||||
| Абу-Ар-Рази (Абу Бакр Мухаммед ибн Закарийна или Разес) (Персия) | Описаны возгонка, плавление, дистилляция, обжиг металлов, очистка золота и серебра от примесей и другие процессы. Впервые классифицированы вещества на землистые (минеральные), растительные и животные (начало Х века). | |||||||
| Ибн Сина (Абу Али Хусейн ибн Абдаллах или Авицена) (родился вблизи г. Бухары (ныне Узбекистан)) | В «Книге исцеляющих средств» (1020-1030 годы) подразделяет минеральные тела на четыре класса: камни, плавкие тела, серы и соли. Отрицал превращение (трансмутацию) одного металла в другой. | |||||||
| Альберт Великий (Альберт Кельнский, Альберт фон Больштедт) (Германия) | Впервые выделил мышьяк в чистом виде. Опубликовал «Пять книг о металлах и минералах» и «Книгу об алхимии» (середина XIII века). Ввёл в обиход европейской науки большой объём знаний, ранее недоступный и почерпнутый в сочинениях древнегреческих философов и арабских учёных. | |||||||
| Теофраст Парацельс (Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм) (Германия) | В начале XVI века развивает новое направление в химии – иатрохимию (от греч. iatros – врач) или лекарственную химию. Это направление стремилось поставить химию на службу медицине (основная цель – получение лекарств). Впервые наблюдает процесс выделения водорода при взаимодействии металлов с кислотами (1520-1525 годы). Впервые применяет водяную баню (1526 год). Синтезирует концентрированную уксусную кислоту (1537 год). | |||||||
| III | Пьер Гассенди (Франция) | Введено понятие «молекула» (1624 год). | ||||||
| Иоганн Рудольф Глаубер (Германия) | Синтезированы многие соли (одна из них глауберова соль – сульфат натрия). Открыты новые способы получения чистой азотной и соляной кислот. Введена дробная кристаллизация. Усовершенствована лабораторная посуда (1648 год). Впервые описан сырой бензол (1649 год). | |||||||
| Роберт Бойль (Англия) | Введено понятие «анализ» (1654 год). Сформулирована основная задача химии. Развито представление о понятии «химический элемент» (1661 год). Впервые применены индикаторы для определения кислот и щелочей (1663 год). | |||||||
| Никола Лемери (Франция) | В «Курсе химии» (1675 год) определил химию как «искусство разделять различные вещества, содержащиеся в смешанных телах (минеральных, растительных и животных)». | |||||||
| IV | Михаил Васильевич Ломоносов (Россия) | Разработаны основы корпускулярной (атомно-молекулярной) теории (1741 – 1750 годы). Сформулирован основной закон химии – закон сохранения масс веществ (1748-1756 годы). | ||||||
| Генри Кавендиш (Англия) | Открыт водород (1766 год), выделил в чистом виде углекислый газ (1766 год). Впервые синтезированы: вода (1784 год), оксид азота (II) (1785 год). | |||||||
| Карл Вильгельм Шееле (Швеция) | Открыты фтороводород (1768 год), кислород (1769 – 1771 годы), хлор и марганец (1774 год), сероводород (1777 год), глицерин (1779 год). | |||||||
| Антуан Лоран Лавуазье (Франция) | Открыт состав воздуха (1774 год). Сформулирована кислородная теория горения (1777 год). Введен термин «кислород» (1779 год). Предложена «Таблица простых тел» – первая научная классификаций химических элементов (1789 год). | |||||||
| Жозеф Луи Пруст (Франция) | Открыт закон постоянства состава веществ (1799-1806 гг.). | |||||||
| Йенс Якоб Берцелиус (Швеция) | Введены термины «органическая химия», «органическое вещество» (1806 год). Введена современная химическая азбука (1814 год). | |||||||
| Джон Дальтон (Англия) | Выдвинул основные положения химической атомистики. Ввел понятие «атомный вес» (1803-1804 годы). | |||||||
| Жозеф Луи Гей-Люссак (Франция) | Открыт закон объёмных отношений в химических реакциях с участием газов (1808 год). | |||||||
| Амедео Авогадро (Италия) | Открыт закон о газах (1811 год). | |||||||
| IV | Состоялся первый Международный конгресс химиков в немецком городе Карлсруэ, на котором были утверждены понятия «атом», «молекула», «химический элемент» (1860 год). | |
| Александр Михайлович Бутлеров (Россия) | Предложена теория строения органических веществ (1861 год). | |
| Фридрих Август Кекуле (Германия) | Предложил структурную формулу бензола (1865 год) | |
| V | Дмитрий Иванович Менделеев (Россия) | Открыт периодический закон (1 марта (17 февраля)1869 года). Составлена периодическая система химических элементов (1869-1871 годы). Предложена гидратная теория растворов (1887 год) |
| Сванте Август Аррениус (Швеция) | Сформулированы основные положения теории электролитической диссоциации (1887 год). | |
| Принята первая Международная (Женевская) номенклатура органических соединений (1892 год) | ||
| Антупн Анри Беккерель (Франция) | Открытие явления радиоактивности (1896 год) | |
| Джон Томсон (Англия) Эмиль Вихерт (Германия) | Открыт электрон (1897 год). | |
| Мария Склодовская –Кюри Польша) | Впервые употреблён термин «радиоактивность» (1898 год). Открыт полоний (совместно с П. Кюри, 1898 год). Дважды Лауреат Нобелевской премии (1903 год – по физике, 1911 год – по химии). | |
| Альфред Бернхард Нобель (Швеция) | Учреждена Нобелевская премия (1900 год), согласно завещания, составленного 27 ноября 1895 года. | |
| Якоб Хендрик Вант-Гофф (Голландия) | Первое вручение Нобелевской премии (10 декабря 1901 года) за открытие законов химической динамики осмотического давления в растворах. | |
| Эрнест Резерфорд (Англия) | Предложена ядерная (планетарная) модель атома (1911 год). Открыт протон (1920 год). | |
| Нильс Хендрик Давид Бор (Дания) | Сформулированы основные постулаты квантовой теории строения атома (1913 год). | |
| Фредерик Содди (Англия) | Впервые ввел понятия «изотопия», «изотопы» (1913 год). | |
| Генри Мозли (Англия) | Экспериментально доказано, что атомный (порядковый) номер химического элемента равен заряду ядра атома (1913-1914 годы). |
| V | Владимир Иванович Вернадский (Россия, СССР) | Основана биогеохимия. Предложено и развито учение о биосфере. Первый президент Академии наук УССР (1919-1921 годы). |
| Сергей Васильевич Лебедев (СССР) | Разработка промышленного метода получения синтетического каучука (1926-1928 годы) | |
| Лайнус Карл Полинг (США) | Предложена модель гибридизации электронных орбиталей атомов в молекулах (1931 год). Введено понятие «электроотрицательность», предложена шкала электроотрицательности (1932 год). Высказано предположение о спиральном строении полипептидной цепи в белках (совместно с Р. Кори (США), 1951 год). Дважды Лауреат Нобелевской премии (1954 год – по химии, 1962 год – премия мира). | |
| Джеймс Чедвик (Англия) | Открыт нейтрон (1932-1933 годы). | |
| Фредерик Сенгер (Англия) | Расшифровано строение гормонального белка – инсулина (1949-1954 годы). Дважды Лауреат Нобелевской премии по химии (1958 и 1980 годы). | |
| Эрвин Чаргафф (США, родился в г. Черновцы – Украина) | Впервые получены чистые образцы ДНК – дезоксирибонуклеиновой кислоты (1947 год). Сформулированы закономерности структуры ДНК (1950-1953 годы). | |
| Джеймс Дьюи Уотсон (США), Фрэнсис Харри Комптон Крик (Англия) | Разработана и предложена модель ДНК – дезоксирибонуклеиновой кислоты (1953 год). | |
| Александер Робертус Тодд (Англия), Д. М. Браун (Англия) | Разработана и предложена схема строения РНК – рибонуклеиновой кислоты (1953 год). | |
| Николай Николаевич Семёнов (СССР) | Нобелевская премия за исследования в области механизма цепных реакций (1956 год). | |
| Принята систематическая номенклатура IUPAC (Париж,1957 год). | ||
| Установлена новая Международная шкала атомных масс – за единицу принята 1/12 массы атома углерода (1961 год). |
Материалы к уроку по теме«Химия как наука. Предмет и задачи химии»
| БЛОК № 5. ХИМИЯ КАК НАУКА (делится более чем на 40 наук или её разделов) | ||||||
| общая | неорганическая | органическая | аналитическая | физическая | биохимия | геохимия |
| Химия– это естественная наука о веществах, изучающая их состав, строение, получение, свойства и применение, а также превращения веществ друг в друга, которые не сопровождаются изменением состава атомных ядер. | ||||||
| Общая химия– это раздел химии, который изучает основные понятия, законы и теоретические положения. | ||||||
| Неорганическая химия– это наука о химических элементах и их соединениях (кроме соединений углерода), которая изучает их состав, строение, получение, свойства и применение, а также превращения веществ друг в друга. Это наиболее древняя отрасль химии, середина XVII века. Устаревшее название – минеральная химия. | ||||||
| Органическая химия – это наука о соединениях углерода и их производных, которая изучает их состав, строение, получение, свойства и применение, а также превращения веществ друг в друга. Основоположником органической химии является Й.Я. Берцелиус (Швеция). Термин «органическая химия» появился в 1806 году, а в 1827 году органическая химия стала самостоятельной наукой. | ||||||
| Аналитическая химия –это наука о способах изучения качественного и количественного состава веществ. Возникла примерно в середине XVII века, её основоположником является Роберт Бойль (Англия). Аналитическая химия подразделяется на качественный и количественный анализ. | ||||||
| Физическая химия –это наука, которая изучает химические явления на основе физических законов и с использованием физических методов. Возникла примерно в середине XVIII века, её основоположником является М.В. Ломоносов (Россия). Физическая химия включает: химическую термодинамику, химическую кинетику, электрохимию, коллоидную химию, фотохимию, радиационную химию и другие разделы. | ||||||
| Биохимия –это наука о химическом составе, биологических функциях и химических превращениях веществ, из которых состоит живая материя. Возникла примерно в конце XIX века. Биохимия подразделяется на биохимию микроорганизмов, растений, животных и человека. На современном этапе развития химической науки, от биохимии отделились две новые науки: бионеорганическая химия и биоорганическая химия. | ||||||
| Геохимия –это наука, которая изучает химический состав земной коры, а также законы распространения, сочетания и миграции химических элементов в земной коре и глубинах Земли. Возникла примерно в начале XХ века, её основоположниками являются В.И. Вернадский и А.Е. Ферсман (Россия, СССР). | ||||||
| Кроме этих наук выделяют также: стереохимию, термохимию, космохимию, коксохимию, химию высокомолекулярных соединений (или химию полимеров), ядерную химию, квантовую химию и др. |
| БЛОК № 6. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ХИМИИ | |||
| Предмет химии | Задачи химии | ||
| а) химические элементы, вещества и всё, что с ними связано; б) превращения одних веществ в другие, а также явления, сопровождающие эти превращения, происходящие на атомно-молекулярном уровне. Вещества изучаются по плану: 1. Качественный и количественный состав. 2. Номенклатура. Принадлежность к классу соединений. 3. Строение. 4. Нахождение в природе. 5. Способы получения: а) в промышленности; б) в лаборатории. 6. Физические свойства. 7. Химические свойства. 8. Применение. 9. Генетическая связь с другими веществами. | 1. Изучение закономерностей между строением, свойствами и реакционной способностью веществ, прогнозирование использования их в народном хозяйстве. 2. Разработка методов получения веществ с нужными и заданными свойствами, а также в необходимых количествах. 3. Интенсификация промышленных производств, создание безотходных технологий. 4. Разработка новейших технологий по использованию энергии химических превращений и других новых источников. | ||
| Экологические проблемы химии | |||
| 1. Химический мониторинг – наблюдение, оценка и прогноз состояния окружающей среды: атмосферы, Мирового океана, почв, источников пресной воды. 2. Токсикологические исследования, оценка канцерогенной и мутагенной активности веществ. 3. Создание мало- и безотходных производств, энерго- и ресурсосберегающих технологий. 4. Обеззараживание, очистка и переработка сточных вод, выхлопных газов и твёрдых отходов. 5. Конверсия (переработка) химического оружия. 6. Защита, восстановление и охрана озонового слоя Земли. 7. Просвещение и воспитание: экологическое – химиков, химическое – экологов, химико-экологическое – учащихся, студентов и всего населения. | |||
| Связь химии с другими науками | |||
| Химия связана со всеми другими естественными науками, а также математикой, историей, медициной и фармакологией, сельским хозяйством, металлургией и другими отраслями промышленности. На современном этапе развития естествознания между химией и другими науками возникли новые научные дисциплины: · химия + биология ® биохимия, бионеорганика, биоорганика; · химия + физика ® физическая химия, химическая физика; · химия + география ® геохимия; · химия + астрономия ® космохимия; · химия + история ® история химии. | |||
| БЛОК № 7. Значение и метология изучения химии | |||
| Значение химии | Методология изучения химии | ||
| В 1751 году М.В. Ломоносов написал: «…Широко простирает химия руки свои в дела человеческие…». Эти слова и сегодня являются актуальными, ведь химия проникает во все области народного хозяйства. Химия обеспечивает переработку полезных ископаемых в ценные продукты: металлы, их сплавы, топливо, различные продукты органического синтеза. Благодаря успехам химии получают новые материалы: а) сверхпроводники, полупроводники, изоляторы, которые обеспечивают развитие электротехники и радиоэлектроники; б) разнообразные полимерные материалы – пластмассы, каучуки, искусственные кожа, мех, волокна и ткани – благодаря чему развивается производство различных деталей, шин, покрышек, изоляционных материалов, одежды и т.д.; в) продукты органического синтеза используются для производства лекарств, синтетических моющих средств, красителей, клеев, эмалей, лаков и других продуктов. Химия глубоко вошла в быт людей. Они постоянно используют пищевые добавки, парфюмерные и косметические средства, мыло, моющие, чистящие и отбеливающие препараты, стекло, хрусталь, лаки, краски, ядохимикаты и удобрения для растений, автокосметику и т.д. Химия имеет огромное значение для научного понимания картины мира. Она изучает явления и объекты природы на атомно-молекулярном уровне. | Термин (от лат. terminus — предел, граница) – слово или словосочетание, являющееся точным обозначением понятия и его соотношением с другими понятиями в пределах данной науки. Понятие – форма научных знаний, имеющее относительно ясное и устойчивое содержание и сравнительно четко очерченный объем. Бывает абстрактным, конкретным, а также теоретическим и эмпирическим. Закон – форма научных знаний, фактологически доказанное утверждение (в рамках теории, концепции, гипотезы), объясняющее объективные факты; либо некие явления, обладающее общностью и повторяемостью, которые зафиксированы и описаны (Или - устойчивая повторяющаяся связь между явлениями, процессами и состояниями тел). Гипотеза (греч. hypothesis – основание, предположение, от hypó – под, внизу и thésis – положение) – выраженное в форме суждения (или суждений) предположение или предугадывание чего-либо. Научная гипотеза выражает предположительное суждение о закономерной (или причинной) связи явлений или чего-либо. Теория (от греч. theoria – исследование) – это высшая, самая развитая форма организации научного знания, дающая целостное представление о закономерностях и существующих связях определённой области действительности (объекта данной теории). Наблюдение – метод научного исследования, заключающийся в активном, систематическом, целенаправленном, планомерном и преднамеренном восприятии объекта, в ходе которого получается знание о внешних сторонах, свойствах и отношениях изучаемого объекта. Эксперимент (от лат. experimentum – опыт) – это научно поставленный опыт, позволяющий наблюдать исследуемое явление в точно учитываемых условиях. | ||