КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОЙ ХИМИИ
Происхождение самого слова «химия» до сих пор точно не известно.
Ø По одной версии слово «хеми» означает «Египет », а также «черный» → «египетское искусство» → т.е. искусство производить необходимые вещества.
Ø По другой версии – в основе греческое слово «химос», которое переводится как «сок растений» или как «расплавленный металл» → химия – это искусство получения соков, или же искусство металлургии.
Современная химия – это:
· Наука о химических элементах и их соединениях;
· Наука о веществах и их превращениях;
· Наука о процессах качественного превращения веществ;
· Наука, изучающая свойства и превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и строения;
· Система знаний о химических элементах и их соединениях, энергетике химических процессов, реакционной способности веществ, катализаторах и т.д.
История становления и развития химии включает в себя следующие периоды:
1. Период алхимии (с древности до 14 века нашей эры).
Ведутся активные поиски философского камня, эликсира долголетия, универсального растворителя. Попытки «превращения» неблагородных металлов в золото или серебро.
2. Период зарождения научной химии (14 – 18 века).
Создание первых по-настоящему научных химических теорий:
· Теория газов Р. Бойля;
· Теория флогистона Г. Шталя (флогистон – это горючее в-во, которое должны содержать все вещества, способные к горению);
· Теория химических элементов А. Лавуазье.
Совершенствуется прикладная химия: металлургия, производство стекла и фарфора, искусство перегонки жидкостей и т.д.
3. Период открытия основных законов химии (первые 60 лет 19-го века).
· Атомная теория Д. Дальтона;
· Атомно-молекулярная теория Авогадро;
· Установление Берцелиусом атомных весов химических элементов.
В этот период сформировались и основные понятия химии: атом, молекула и др.
4. Современный период (с 60-х гг. 19 века до наших дней).
Самый плодотворный период. Разработаны:
· Периодический закон Д.И. Менделеева и периодическая классификация элементов;
· Теория валентности;
· Теория ароматических соединений и стереохимия;
· Теория электролитической диссоциации Аррениуса;
· Электронная теория материи и т.д.
Разделы химии (неорганическая химия, органическая химия, физическая химия, фармацевтическая химия, химия пищевых продуктов, агрохимия, геохимия, биохимия и др.) приобрели статус самостоятельных наук.
Проблемы современной химии
1. Проблемы химического элемента;
Более двух тысяч лет химическая наука пыталась обнаружить так называемый первоэлемент природы – то, из чего все возникло.
Но только в 17 веке Р. Бойль положил начало современному представлению о химическом элементе:
Химический элемент (Бойль) – это простое тело, предел химического разложения вещества, переходящий без изменения из состава одного сложного тела в другое.
| Но в то время химики еще не знали ни одного чистого химического элемента. → при попытках их получить возникали ошибки. Например, получавшиеся при прокаливании оксиды принимали за чистые элементы, а металлы – медь, железо, свинец – считали сложными телами, в состав которых входит флогистон (горючий элемент). |
Только в конце 19 века Д.И. Менделееву удалось доказать, что свойства химического элемента зависят от величины заряда его атома и → от места данного элемента в периодической системе (т.к. заряд атома элемента – это его порядковый номер в периодической системе. Например, H – 1, Na – 11, Au – 79).
В 20-м веке была изучена сложная структура атомов химических элементов.
Атом → + ядро и – электроны. Электроны расположены на орбиталях вокруг ядра атома. Способность элемента к химическим реакциям зависит от того, сколько электронов находится на его внешней орбитали. Наиболее активны:
· Элементы, имеющие минимальную атомную массу и 6 – 7 электронов на внешнем электронном уровне (F, Cl,) – они стремятся достроить свою эл. оболочку – присоединить недостающие электроны;
· Элементы, обладающие большой атомной массой и имеющие 1 – 2 электрона на внешнем уровне (Ba, Cs) – они стремятся отдать эти лишние электроны.
На этом основано понятие валентности – способности атома к образованию химической связи.
Во времена Менделеева было известно 62 химических элемента, сейчас – 110 элементов. Содержание всех этих элементов в природе крайне неравномерно.
| 98,6 %массы Земли составляют только 8 элеменитов: О (47 %), Si (27,5 %), Al(8,8 %), Fe(4,6 %), Ca (3,6 %), Na (2,6 %), K(2,5 %), Mg (2,1 %). Человек использует эти элементы непропорционально их содержанию. Например, железа в земле в 2 раза меньше, чем алюминия. Но более 95 % всех металлических изделий производится из железа. |
→ Возникает проблема рационального использования химических элементов. Основное направление – использование силикатов – они по своим свойствам не хуже металлов и → должны стать основным сырьем для производства строительных материалов и керамики.
2. Проблемы химического соединения;
Эта проблема состоит в следующем – какие вещества относить к чистым химическим соединениям, а какие – к смесям.
· В начале 19 века Ж. Пруст сформулировал закон постоянства состава – любое индивидуальное химическое соединение обладает строго определенным неизменным составом и этим отличается от смесей.
· Д. Дальтон показал, что даже если соединения состоят из атомов двух или нескольких элементов, то эти атомы тесно взаимодействуют (связаны) друг с другом. В смесях такие тесные связи отсутствуют.
· С конца 19 века, когда была изучена природа химических связей, определение химического соединения стало более точным – это качественно определенное вещество, состоящее из одного или нескольких химических элементов, атомы которых за счет химической связи объединены в частицы – молекулы.