Mjesto organske kemije u sustavu prirodnih znanosti. Uloga odnosa prirodoslovnih disciplina u formiranju kognitivnih vještina i interesa učenika. Kemija i fizika

U antičkom su svijetu znanosti o prirodi zvale grčki fizika, odatle je došlo moderno ime temeljna prirodna znanost – fizika. Fizika se shvaćala kao čovjekovo znanje o svijetu oko sebe. U Europi su se znanstvene spoznaje obično nazivale prirodna filozofija, budući da su nastali u doba kada se filozofija smatrala glavnom znanošću; u Njemačkoj u 19. stoljeću. Prirodna filozofija je naziv za sve prirodne znanosti u cjelini.

U moderni svijet Prirodna znanost se shvaća ili kao ili: a) jedinstvena znanost o prirodi kao cjelini; b) cjelina prirodnih znanosti. U svakom slučaju, predmet proučavanja prirodnih znanosti je priroda, shvaćena kao svijet oko čovjeka i sam čovjek.

Prirodne znanosti uključuju fizika, kemija, biologija, kozmologija, astronomija, geografija, geologija, psihologija (ne u potpunosti) i tzv. sučelne znanosti - astrofizika, biofizika, biokemija itd. te primijenjene znanosti - geografija, geokemija, paleontologija itd.

U početku je prirodna znanost bila suočena sa zadaćom razumijevanja okolnog svijeta i njegovih objektivnih zakonitosti. U antičko doba to su činile matematika i filozofija, kasnije matematika, kemija i fizika, a nakon podjele znanstvenih spoznaja na uže znanosti - sve navedene i one uže nenabrojane.

Relativno govoreći, prirodna je znanost bila pozvana riješiti niz misterija ili tzv. vječnih pitanja: o postanku svijeta i čovjeka, o razinama ustrojstva svijeta, o pretvaranju mrtvih u žive i , obrnuto, o vektoru smjera vremena, o mogućnosti iznimno dalekih putovanja u svemiru, itd. U svakoj fazi razvoja znanja pokazalo se da su problemi samo djelomično riješeni. I svaki novi stupanj spoznaje približavao je rješenje, ali ja i dalje nisam uspijevao riješiti probleme.

U moderna prirodna znanost skup zadataka shvaća se kao poznavanje objektivnih zakona prirode i promicanje njihove praktične uporabe u interesu čovjeka, dok se praktična vrijednost stečenog znanja pokazuje kao odlučujući čimbenik koji određuje pitanja financiranja: perspektivne grane znanost dobiva dobro financiranje, one neperspektivne razvijaju se sporije zbog slabog financiranja.

2. Međusobni odnos prirodnih znanosti

Sve su pojave u svijetu međusobno povezane, stoga su bliske veze prirodnih znanosti prirodne. Svaki živi i neživi objekt okolnog svijeta može se opisati matematički (veličina, težina, volumen, odnos između ovih kategorija), fizički (svojstva tvari, tekućine, plina od kojih se sastoji), kemijski (svojstva kemijskih procesa koje se u njemu događaju i reakcije supstancije predmeta ) i tako dalje.

Drugim riječima, predmeti okolnog svijeta, bili oni živi ili neživi, ​​pokoravaju se zakonima postojanja ovoga svijeta koje je otkrio čovjek – fizičkim, matematičkim, kemijskim, biološkim itd. Dugo je postojao pojednostavljeni pogled na složene živih objekata i pojava; primjenjivati ​​iste zakonitosti koje postoje u neživoj prirodi, jer znanstvenici mogu razumjeti i opisati procese u živim organizmima samo s mehaničkog gledišta.

To je bilo pojednostavljeno, iako za ono vrijeme prilično znanstveno gledište; zovemo ga redukcionistička.

U modernim znanstvenim spoznajama, naprotiv, postoji drugačiji pristup - cjelovit ili cjelovit. U složenim predmetima i pojavama vrijede svi čovjeku poznati zakoni prirode, ali oni ne djeluju odvojeno, nego u sintezi, te ih stoga nema smisla razmatrati odvojeno jedne od drugih. Smanjenje pristup je odredio korištenje analitičke metode, odnosno pretpostavio je dekompoziciju složenog objekta na najsitnije komponente, holistička uključuje proučavanje objekta kao ukupnosti svih njegovih komponenti, što zahtijeva proučavanje na mnogo složenijoj razini svih postojećih veza. Pokazalo se da ni za proučavanje nežive materije nije dovoljno oslanjati se na poznate zakone fizike i kemije, već je potrebno stvoriti nove teorije koje takve objekte razmatraju s novog gledišta. Kao rezultat toga, dobro poznati zakoni nisu ukinuti, ali su nove teorije otvorile nove horizonte znanja i pridonijele rađanju novih industrija prirodne znanosti(na primjer, kvantna fizika).

3. Podjela prirodnih znanosti na fundamentalne i primijenjene

Prirodne znanosti možemo podijeliti na temeljne i primijenjene. Primjenjena znanost rješavaju određeni društveni poredak, odnosno njihovo postojanje usmjereno je na ispunjenje zadaće društva koja se zahtijeva na danom stupnju njegova razvoja. Temeljne znanosti oni ne ispunjavaju nikakav nalog, oni su zauzeti stjecanjem znanja o svijetu, budući da je stjecanje takvog znanja njihova izravna odgovornost.

Nazivaju se temeljnim jer su temelj na kojem se grade primijenjene znanosti i znanstvena i tehnička istraživanja (ili tehnologije). U društvu do temeljna istraživanja uvijek postoji skeptičan stav, što je i razumljivo: ne donose potrebne dividende odmah, jer su ispred razvoja primijenjenih znanosti koje postoje u društvu, a to kašnjenje u “korisnosti” obično se izražava desetljećima, a ponekad stoljeća. Keplerovo otkriće zakonitosti odnosa orbite svemirskih tijela i njihove mase nije donijelo nikakvu korist suvremenoj znanosti, ali je razvojem astronomije, a potom i istraživanja svemira postalo aktualno.

Temeljna otkrića s vremenom postaju osnova za stvaranje novih znanosti ili grana postojećih znanosti te pridonose znanstvenom i tehnološkom napretku čovječanstva. Primijenjene znanosti čvrsto su povezane s napretkom takvog znanja; uzrokuju brzi razvoj novih tehnologija.

Pod tehnologijama u užem smislu obično se podrazumijeva skup znanja o metodama i sredstvima izvođenja proizvodnih procesa, kao i samih tehnoloških procesa u kojima dolazi do kvalitativne promjene predmeta obrade; u širem smislu, to su načini postizanja ciljeva koje postavlja društvo, određeni stanjem znanja i društvenom učinkovitošću.

U svakodnevnom životu tehnologija se odnosi na tehničke uređaje (još uže značenje riječi). Ali u svakom smislu, tehnologiju daju primijenjene znanosti, a primijenjene znanosti temeljne znanosti. I možete izgraditi dijagram odnosa na tri razine: zapovjedne visine će zauzeti fundamentalne znanosti, primijenjene znanosti bit će na katu ispod, a tehnologije koje ne mogu postojati bez znanosti bit će na dnu.

4. Prirodne znanosti i humanitarne kulture

Izvorno znanje o svijetu nije se dijelilo na prirodnu znanost i umjetnost; u Grčkoj je prirodna filozofija proučavala svijet u njegovoj cjelini, ne pokušavajući odvojiti materijalno od duhovnog ili duhovno od materijalnog. Ovaj proces cijepanja znanja na dva dijela započeo je u srednjovjekovnoj Europi (iako polagano), a vrhunac je dosegao u modernom dobu, kada su društvene revolucije koje su se dogodile dovele do industrijskih revolucija i kada je vrijednost znanstvenog znanja porasla, jer ono i samo je to doprinijelo napretku.

Duhovna kultura (umjetnost, književnost, religija, moral, mitologija) nije mogla pridonijeti materijalnom napretku. Financijeri tehnologije nisu bili zainteresirani za to. Drugi razlog je bio taj što je humanitarna kultura bila zasićena religijom i nije pomogla razvoju prirodoslovnih spoznaja (već ga je kočila). Brzo se razvijajući, prirodne znanosti su vrlo brzo počele u sebi izdvajati sve nove grane, postajući samostalne znanosti. Jedina poveznica koja ih je spriječila da se raspadnu u izolirane i samostalne znanosti bila je filozofija.

Filozofija je po definiciji bila humanitarna znanost, ali temeljna za prirodne discipline. S vremenom su znanosti sve manje postajale filozofija, a sve više proračuni i primijenjeni elementi. Ako su se u srednjem vijeku zakoni svemira proučavali s globalnim ciljem razumijevanja svjetskog poretka, dano ljudima Bog, kako bi poboljšao čovjeka za život u svijetu koji je izgradio Bog, kasnije je humanitarna komponenta napustila prirodne znanosti, počeli su rudariti „čisto“ znanje i otkrivati ​​„čiste“ zakone, temeljene na dva principa: odgovoriti na pitanje “kako to tako funkcionira” i dati savjet “kako to iskoristiti za napredak čovječanstva”.

Došlo je do podjele mislećeg dijela čovječanstva na humaniste i znanstvenike. Znanstvenici su počeli prezirati znanstvenike humanističkih znanosti zbog njihove nesposobnosti korištenja matematičkog aparata, a znanstvenici humanističkih znanosti počeli su vidjeti znanstvenike kao "krekere" koji u sebi nemaju više ništa ljudsko. Proces je svoj vrhunac doživio u drugoj polovici 20. stoljeća. Ali tada je postalo jasno da je čovječanstvo ušlo u ekološku krizu, a humanitarno znanje je neophodno kao element za normalno funkcioniranje prirodnih znanosti.

5. Faze prirodoslovnog upoznavanja prirode

Povijest razvoja znanstvenih spoznaja dug je i složen proces koji se može podijeliti u nekoliko faza.

Prva razina obuhvaća razdoblje od rađanje prirodne filozofije do 15. stoljeća. Tijekom tog razdoblja znanstvena se spoznaja razvija sinkretički, odnosno nediferencirano. Prirodna filozofija predstavljala je svijet kao jednu cjelinu; filozofija je bila kraljica znanosti. Glavne metode prirodne filozofije bile su promatranje i spekulacija. Postupno, oko 13. stoljeća, visoko specijalizirana područja znanja počela su izlaziti iz prirodne filozofije - matematika, fizika, kemija itd. Do 15. stoljeća. ta su se područja znanja oblikovala u posebnim znanostima.

Druga faza – od XV do XVIII stoljeća. U metodama znanosti u prvi plan dolazi analiza, pokušaj da se svijet podijeli na sve manje sastavne dijelove i da se oni proučavaju. Glavni problem Ovo vrijeme je započela potraga za ontološkom osnovom svijeta, strukturiranog iz iskonskog kaosa. Sve finija podjela svijeta na dijelove uvjetovala je i finiju podjelu prirodne filozofije na posebne znanosti, a one na još manje. (Iz jedne filozofske alkemije nastala je znanost kemija, koja se zatim podijelila na anorgansku i organsku, fizikalnu i analitičku itd.)

U drugoj fazi pojavila se nova znanstvena metoda - eksperiment. Znanje se uglavnom stjecalo empirijskim putem, odnosno eksperimentima. Ali pažnja nije bila usmjerena na pojave, već na objekte (objekte), zbog kojih se priroda percipirala u statičnim uvjetima, a ne u promjeni.

Treća faza obuhvaća 19.–20.st. Bilo je to razdoblje brzog rasta znanstvenih spoznaja, brzog i kratkog znanstvenog napretka. U tom razdoblju čovječanstvo je steklo više znanja nego u cijeloj povijesti znanosti. Ovo razdoblje se obično naziva sintetičkim, budući da je glavni princip ovog vremena sinteza.

Od kraja 20.st. znanost je prešla na novi integralno-diferencijalni stupanj . To objašnjava pojavu univerzalnih teorija koje kombiniraju podatke iz različitih znanosti s vrlo snažnom humanitarnom komponentom. Glavna metoda je kombinacija sinteze i eksperimenta.

6. Formiranje znanstvene slike svijeta

Znanstveni pogled na svijet, kao i sama znanost, prošao je kroz nekoliko faza razvoja. Isprva je prevladavalo mehanistička slika svijeta, vođeni pravilom: ako u svijetu postoje fizikalni zakoni, onda se oni mogu primijeniti na bilo koji objekt u svijetu i bilo koji njegov fenomen. U ovoj slici svijeta nije moglo biti slučajnosti; svijet je čvrsto stajao na principima klasične mehanike i pokoravao se zakonima klasične mehanike.

U eri religiozne svijesti razvio se mehanicistički pogled na svijet, čak i među samim znanstvenicima: osnovu svijeta nalazili su u Bogu, zakone mehanike doživljavali su kao zakone Stvoritelja, svijet su smatrali samo makrokozmosom. , kretanje - kao mehaničko kretanje, svi mehanički procesi određeni su principom kompleksnog determinizma, što u znanosti znači točno i nedvosmisleno određivanje stanja bilo kojeg mehaničkog sustava.

Slika svijeta u to doba izgledala je kao savršen i precizan mehanizam, poput sata. U ovoj slici svijeta nije bilo slobodne volje, postojala je sudbina, nije bilo slobode izbora, postojao je determinizam. Ovo je bio Laplaceov svijet.

Ova slika svijeta se promijenila elektromagnetski, koji se nije temeljio na makrokozmosu, već na polju i svojstvima polja koje je čovjek upravo otkrio - magnetsko, električno, gravitacijsko. Ovo je bio svijet Maxwella i Faradaya. Zamijenio ga je sliku kvantnog svijeta, koji je smatrao najmanje komponente - mikrosvijet s brzinama čestica bliskim brzini svjetlosti, i divovske svemirske objekte - megasvijet s ogromnim masama. Ova je slika bila predmet relativističke teorije. Bio je to svijet Einsteina, Heisenberga, Bohra. Od kraja 20.st. pojavila se moderna slika svijeta - informacijski, sinergijski, izgrađen na temelju samoorganizirajućih sustava (i žive i nežive prirode) i teorije vjerojatnosti. Ovo je svijet Stephena Hawkinga i Billa Gatesa, svijet nabora svemira i umjetne inteligencije. Tehnologija i informacije odlučuju o svemu na ovom svijetu.

7. Globalne prirodoslovne revolucije

Osobitost razvoja prirodne znanosti je da se, razvijajući se dugo u okvirima prirodne filozofije, zatim razvila kroz oštre revolucionarne promjene – prirodne znanstvene revolucije. Karakteriziraju ih sljedeće značajke: 1) razotkrivanje i odbacivanje starih ideja koje koče napredak; 2) poboljšanje tehničke baze uz brzo širenje znanja o svijetu i pojavu novih ideja; 3) pojava novih teorija, koncepata, principa, zakona znanosti (koji mogu objasniti činjenice koje su neobjašnjive sa stajališta starih teorija) i njihovo brzo prepoznavanje kao temeljnih. Revolucionarne posljedice mogu proizaći kako iz djelovanja jednog znanstvenika tako i iz djelovanja tima znanstvenika ili cijelog društva u cjelini.

Revolucije u polju prirodnih znanosti mogu se odnositi na jednu od tri vrste:

1) globalno– utječu ne samo na jedan fenomen ili područje znanja, već na cjelokupno naše znanje o svijetu, tvoreći ili nove grane znanosti ili nove znanosti, a ponekad potpuno preokrećući društvenu predodžbu o strukturi svijeta i stvarajući drugačiji način razmišljanja i druge smjernice;

2) lokalni– utjecati na jedno područje znanja, na jednu temeljnu znanost, gdje se fundamentalna ideja radikalno mijenja, preokrećući temeljna znanja ove industrije, ali istovremeno ne utječući ne samo na osnove, već i na činjenice u susjednom području znanje (primjerice, Darwinova teorija izbrisala je aksiom biologije o nepromjenjivosti vrste živih bića, ali ni na koji način nije utjecala na fiziku, kemiju ili matematiku);

3) privatna– tiču ​​se pojedinačnih neodrživih, ali raširenih teorija i koncepata u nekom području znanja – ruše se pod pritiskom činjenica, ali stare teorije koje ne proturječe novim činjenicama ostaju i plodonosno se razvijaju. Nove ideje mogu dovesti ne samo do nove teorije, već i do nove grane znanosti. Temeljna ideja u njoj ne odbacuje stare utemeljene teorije, već stvara jednu toliko revolucionarnu da ne nalazi mjesta uz stare i postaje temelj za novu znanstvenu granu.

8. Kozmologija i prirodne znanstvene revolucije

Rušenje stare vizije svijeta u prirodnoj znanosti uvijek je bilo usko povezano s kozmološkim i astronomskim spoznajama. Kozmologija, koja se bavila pitanjima postanka svijeta i čovjeka u njemu, temeljila se na postojećim mitovima i religijskim predodžbama ljudi. Nebo je u njihovom svjetonazoru zauzimalo vodeće mjesto, jer su ga sve religije proglasile mjestom gdje žive bogovi, a vidljive zvijezde smatrale su inkarnacijama tih bogova. Kozmologija i astronomija i dalje su usko povezane, iako su se znanstvene spoznaje riješile bogova i prestale smatrati prostor svojim staništem.

Čovjekov prvi kozmološki sustav bio je topocentričan, odnosno koji je glavnim mjestom nastanka života smatrao naselje u kojem se rodio mit o nastanku života, čovjeka i nekog lokalnog boga. Topocentrični sustav postavio je središte nastanka života na planetu. Svijet je bio ravan.

Uz širenje kulturnih i trgovačkih veza, bilo je previše mjesta i bogova da bi postojala topocentrična shema. Pojavio se geocentrični sustava (Anaksimandar, Aristotel i Ptolemej), koji je pitanje postanka života razmatrao u globalnom, planetarnom volumenu i u središte stavio Zemlju. poznato čovjeku planetarni sustavi. Kao rezultat Aristotelovska revolucija svijet je postao sferičan i sunce se okretalo oko zemlje.

zamijenio geocentrični heliocentrični sustav u kojem je Zemlja dobila obično mjesto među ostalim planetima, a Sunce, smješteno u središtu Sunčeva sustava, proglašeno izvorom života. Bilo je Kopernova revolucija. Kopernikove ideje doprinijele su oslobađanju od dogmatizma religije i nastanku znanosti u njenom modernom obliku (klasična mehanika, znanstveni radovi Keplera, Galileja, Newtona).

Kopernikov suvremenik, G. Bruno, iznio je ideju koja u njegovo vrijeme nije bila cijenjena policentrizam- odnosno mnoštvo svjetova. Nekoliko stoljeća kasnije ova je ideja utjelovljena u Einsteinovim djelima i pojavila se relativistička teorija (teorija relativnosti), kozmološki model homogenog i izotropnog svemira i kvantna fizika.

Svijet je na pragu nove globalne revolucije u prirodnim znanostima; mora se roditi teorija koja povezuje opću teoriju relativnosti sa strukturom materije.

9. Razine znanstvenih spoznaja

Moderna prirodna znanost djeluje na dvije razine znanstvene spoznaje – empirijskoj i teorijskoj.

Empirijska razina znanja znači eksperimentalno dobivanje činjeničnog materijala. Empirijska spoznaja uključuje osjetilno-vizualne metode i metode spoznaje (sustavno promatranje, usporedba, analogija i dr.), koje donose mnoge činjenice koje zahtijevaju obradu i sistematizaciju (generalizaciju). Na stupnju empirijske spoznaje činjenice se bilježe, detaljno opisuju i sistematiziraju. Da bi se dobile činjenice, eksperimenti se provode pomoću instrumenata za snimanje.

Iako promatranje uključuje korištenje svojih pet osjetila, znanstvenici ne vjeruju neposrednim osjećajima i senzacijama osobe i, radi točnosti, koriste instrumente koji ne mogu pogriješiti. Ali osoba je i dalje prisutna kao promatrač; objektivnost empirijske razine nije u stanju isključiti subjektivni faktor - promatrača. Pokuse karakteriziraju metode provjere i unakrsne provjere podataka.

Teorijski stupanj znanja znači obrada empirijskih rezultata i stvaranje teorija koje mogu objasniti podatke. Upravo na ovoj razini dolazi do formuliranja obrazaca i zakona koje su otkrili znanstvenici, a ne samo do ponavljanja nizova ili izoliranih svojstava nekih pojava ili objekata. Zadatak znanstvenika je pronaći, objasniti i znanstveno potkrijepiti uzorke u materijalu dobivenom empirijskim putem, te na temelju toga stvoriti jasan i koherentan sustav svjetskog poretka. Teorijska razina znanja ima dvije varijante: apstraktne temeljne teorije (koje leže daleko od postojeće stvarnosti) i teorije usmjerene na specifična područja praktičnog znanja.

Empirijska i teorijska znanja međusobno su povezana i jedno bez drugog ne postoji: eksperimenti se provode na temelju postojećih teorija; teorije se grade na temelju dobivenog eksperimentalnog materijala. Ako ne odgovara postojećim teorijama, onda je ili netočna ili zahtijeva stvaranje nove teorije.

10. Opće znanstvene metode spoznaje: analiza, sinteza, generalizacija, apstrakcija, indukcija, dedukcija

Opće znanstvene metode spoznaje uključuju analizu, sintezu, generalizaciju, apstrakciju, indukciju, dedukciju, analogiju, modeliranje, povijesnu metodu, klasifikaciju.

Analiza- misaona ili stvarna raščlanjenost predmeta na najsitnije dijelove. Sinteza - spajanje elemenata proučavanih kao rezultat analize u jedinstvenu cjelinu. Analiza i sinteza koriste se kao komplementarne metode. U središtu ovog načina spoznaje je želja da se nešto rastavi kako bi se razumjelo zašto i kako to radi, i da se to ponovno sastavi kako bi se osiguralo da radi upravo zato što ima proučavanu strukturu.

Generalizacija- proces mišljenja koji se sastoji u prijelazu od pojedinačnog do cjeline, od posebnog do općeg (u načelima formalne logike: Kai je čovjek, svi ljudi su smrtni, Kai je smrtan).

apstrakcija - proces mišljenja koji uključuje dodavanje određenih promjena predmetu koji se proučava ili isključivanje iz razmatranja određenih svojstava objekata koja se ne smatraju značajnima. Apstrakcije su pojmovi kao što su

(u fizici) materijalna točka koja ima masu, ali nema druge kvalitete, beskonačna ravna linija (u matematici) itd. Indukcija- proces mišljenja koji se sastoji od izvođenja općeg stava iz opažanja određenog broja pojedinačnih činjenica. Indukcija može biti potpuna i nepotpuna. Potpuna indukcija uključuje promatranje cjelokupnog skupa objekata, iz čega slijede opći zaključci, ali se u pokusima koristi nepotpuna indukcija, koji donosi zaključak o skupu objekata na temelju proučavanja dijela objekata. Nepotpuna indukcija pretpostavlja da slični objekti izvan eksperimentalnih zagrada imaju ista svojstva kao oni proučavani, a to dopušta korištenje eksperimentalnih podataka za teoretsko opravdanje. Obično se naziva nepotpuna indukcija znanstveni. Odbitak- proces mišljenja koji uključuje provođenje analitičkog razmišljanja od općeg prema specifičnom. Dedukcija se temelji na generalizaciji, ali se provodi od određenog polazišta opće odredbe, smatra nepobitnim, na određeni slučaj kako bi se dobio uistinu točan zaključak. Deduktivna metoda je najraširenija u matematici.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Kemija danas

Rođenje moderne kemije

Periodični zakon

Značajke moderne kemije

Zaključak

Kemija danas

"Kemija širi svoje ruke u ljudske poslove", ova krilatica Mihaila Lomonosova posebno je relevantna u današnje vrijeme. Kemija je danas hrana i lijekovi, gorivo i odjeća, gnojiva i boje, analiza i sinteza, organizacija proizvodnje i kontrola kvalitete svojih proizvoda, priprema piti vodu i pročišćavanje otpadnih voda, praćenje stanja okoliša i stvaranje sigurnog ljudskog okoliša. “Nemoguće je savladati toliku količinu znanja!” - uzviknut će pesimist. “Ništa nije nemoguće za osobu koja je strastvena u svom poslu”, odgovaramo. A ako odlučite svoju sudbinu povezati s kemijom, čekamo vas na našem fakultetu. Ovdje ćete dobiti temeljno sveučilišno obrazovanje koje će vam omogućiti ne samo da se lako prilagodite svakom radnom mjestu, već i da postanete profesionalac u svom području.

Uz tradicionalna područja primjene napora kemijskih stručnjaka, kemijska ekspertiza postaje sve važnija u životu društva. Uistinu, u današnje vrijeme broj i raznolikost predmeta ispitivanja značajno se povećao: voda, zrak, tlo, hrana i industrijska roba, lijekovi i otpad iz raznih poduzeća, kao i još mnogo toga. Utvrđivanje vrste proizvoda, činjenice i načina njegovog krivotvorenja, nadzor čistoće okoliša, forenzičko ispitivanje - ovo nije potpuni popis onoga što bi stručnjak kemičar trebao moći učiniti. Rezultati dobiveni od strane stručnjaka stručnjaka snažan su izvor tragačkih, dijagnostičkih i dokaznih informacija, koji pridonose utvrđivanju objektivne istine u istragama izvanrednih događaja, provedbi analitičkog ekološkog, sanitarno-epidemiološkog i carinskog nadzora. Stručnjaci ovog profila potrebni su tijelima unutarnjih poslova i FSB-u, Ministarstvu pravosuđa, Ministarstvu zdravstva, Ministarstvu za izvanredne situacije, carinskoj službi i odjelima s funkcijama zaštite okoliša. U međuvremenu, stručnjaci u ovoj oblasti praktički nisu obučeni u našoj zemlji. Zato kemijski fakultet Naše sveučilište počinje školovati stručnjake u području kemijske ekspertize.

Svake godine 50 brucoša započne svoj studentski život na našem fakultetu, a ukupno na fakultetu studira oko 250 studenata. Na nižim godinama studenti osim kemijskih disciplina uče i višu matematiku, informatiku, fiziku, društveno-ekonomske discipline i strani jezik.

Nakon 3. godine studenti po slobodnoj volji biraju odjel na kojem će dobiti odgovarajuću specijalizaciju. Fakultet ima tri odjela. Zavod za analitičku kemiju i kemiju nafte, skraćeno AKhN, (voditelj odjela je profesor V.I. Vershinin) bavi se ekološkim problemima, pomaže nekim petrokemijskim poduzećima u rješavanju proizvodnih problema. Upravo Odsjek Akademije znanosti, jedini u gradu, počinje školovati kemičare u području kemijske ekspertize. Odjel ima poslijediplomski studij iz specijalnosti "analitička kemija" i "metodika nastave kemije".

Odjel nije organska kemija na čelu s profesorom V.F. Borbat. Ovdje ćete se upoznati s problemima zaštite metala od korozije, čišćenja otpadnih voda od teški metali, podučavat će različite elektrokemijske metode analize i još mnogo toga. Kao rezultat toga, dobit ćete specijalizaciju iz elektrokemije. Osim toga, Odjel počinje školovati stručnjake iz područja ekologije i zaštite okoliša, što je tako važno za naš grad. Studenti koji su pokazali sklonost za znanstveni rad mogu ga nastaviti na Zavodu upisom na diplomski studij iz specijalnosti “fizikalna kemija” i “elektrokemija”.

Na Katedri za organsku kemiju, koju vodi prof. R.S. Sagitulin, provodi sintezu novih organskih spojeva, bavi se razvojem temeljno novih metoda za dobivanje lijekovi, bojila, antioksidansi itd. Studenti na ovom odjelu dobivaju specijalizaciju iz organske kemije. I kao i na druga dva odsjeka, postoji poslijediplomski studij organske kemije.

Osim navedenih usmjerenja, studenti mogu izborno dobiti još jedno, dodatno usmjerenje - “metodika nastave kemije”. Ova će specijalizacija posebno biti korisna onim studentima koji se nakon završenog fakulteta odluče baviti nastavnim radom u školama, tehničkim školama i sveučilištima.

Teorijska znanja stečena na predavanjima studenti učvršćuju u nastavnim laboratorijima. Fakultet ima dosta velike nastavne prostore, dobru flotu suvremenih instrumenata, te ima svoju informatičku učionicu. Završni stupanj studija na fakultetu je diplomski rad.

Svestranost obuke naših stručnjaka omogućuje im brzo privikavanje na bilo koje radno mjesto. Diplomirane studente Kemijskog fakulteta susrest ćete u industrijskim poduzećima grada, u certifikacijskim laboratorijima, SES-u, kontroli okoliša, na sveučilištima, tehničkim fakultetima i školama.

Nadamo se da ćemo Vas sresti među pristupnicima našeg fakulteta. A ako za vas još nije došlo vrijeme X ili se još niste odlučili za izbor zanimanja, dođite k nama u Kemijsko učilište koje djeluje u sklopu fakulteta za učenike 10.-11. Ovdje ćete pod vodstvom iskusnih učitelja dobiti pravu priliku proširiti i produbiti svoja znanja iz kemije, upoznati se s osnovama analize i sinteze, izvesti znanstveni rad na modernoj opremi.

Suvremeni gospodarski uvjeti su takvi da poduzeća, kako bi izdržala konkurenciju, moraju stalno poboljšavati svoje tehnologije i oblike kontrole kvalitete proizvoda, a za to su im jednostavno potrebni visokokvalificirani kemičari. U isto vrijeme, poduzeće ne bi trebalo zagađivati ​​okoliš, inače će morati platiti ogromne kazne, pa je bolje imati dobre analitičke kemičare u osoblju koji bi pratili sadržaj štetnih tvari i kontrolirali njihove emisije. Stoga će uvijek biti potražnje za stručnjacima sa sveučilišnim kemijskim obrazovanjem. I postupno će zrak u našem gradu postati čišći, voda će biti svjetlija, a kruh ukusniji.

Rođenje moderne kemije

Ideje starogrčkih prirodnih filozofa ostale su glavnim idejnim izvorima prirodne znanosti sve do 18. stoljeća. Prije renesanse Aristotelove su ideje dominirale znanošću. Nakon toga je počeo rasti utjecaj atomističkih pogleda, koje su prvi izrazili Leukip i Demokrit. Alkemičarska djela temeljila su se prvenstveno na prirodnofilozofskim pogledima Platona i Aristotela. Većina eksperimentatora tog razdoblja bili su otvoreni šarlatani koji su primitivnim kemijskim reakcijama pokušavali doći ili do zlata ili do kamena mudraca, tvari koja daje besmrtnost. Međutim, bilo je pravih znanstvenika koji su pokušali sistematizirati znanje. Među njima su Avicenna, Paracelsus, Roger Bacon itd. Neki kemičari smatraju da je alkemija gubljenje vremena. No, to nije tako: u procesu potrage za zlatom otkriveni su mnogi kemijski spojevi i proučavana su njihova svojstva. Zahvaljujući tim spoznajama krajem 17. stoljeća nastala je prva ozbiljnija kemijska teorija – teorija o flogistonu.

Flogistonska teorija i Lavoisierov sustav

Tvorac teorije flogistona je Georg Stahl. Vjerovao je da se flogiston nalazi u svim zapaljivim i oksidirajućim tvarima. Izgaranje ili oksidaciju smatrao je procesom u kojem tijelo gubi flogiston. Posebno važnu ulogu u tome ima zrak. Neophodan je za oksidaciju kako bi se "apsorbirao" flogiston. Iz zraka, flogiston ulazi u lišće biljaka i njihovo drvo, iz kojih se, kada se obnovi, ponovno oslobađa i vraća u tijelo. Tako je prvi put formulirana teorija koja opisuje procese izgaranja. Njegove značajke i novost sastojale su se u tome što su procesi oksidacije i redukcije istovremeno promatrani u međusobnom odnosu. Teorija flogistona razvila je Becherove ideje i atomističke koncepte. Omogućio je objašnjenje pojave raznih procesa u zanatskoj kemiji i, prije svega, u metalurgiji i imao golem utjecaj na razvoj kemijskog obrta i usavršavanje metoda "eksperimentalne umjetnosti" u kemiji. Teorija flogistona također je pridonijela razvoju učenja o elementima. Zagovornici teorije flogistona nazivali su metalne okside elementima, smatrajući ih metalima bez flogistona. Metali su se, naprotiv, smatrali spojevima elemenata (metalnih oksida) s flogistonom. Bilo je potrebno samo staviti sve odredbe ove teorije "od glave do pete". To je ono što je kasnije učinjeno. Kako bi objasnio činjenicu da je masa oksida veća od mase metala, Stahl je pretpostavio (ili bolje rečeno tvrdio) da flogiston ima negativnu težinu, tj. flogiston, spajajući se s elementom, "vuče" ga prema gore. Unatoč jednostranoj, samo kvalitativnoj karakterizaciji procesa koji se odvijaju tijekom izgaranja, teorija flogistona bila je od goleme važnosti za objašnjenje i sistematizaciju upravo tih transformacija. Mihail Ivanovič Lomonosov ukazao je na netočnost teorije flogistona. Međutim, Antoine Laurent Lavoisier uspio je to eksperimentalno dokazati. Lavoisier je primijetio da kada fosfor i sumpor izgaraju, baš kao i kada se metali kalciniraju, težina tvari se povećava. Čini se prirodnim učiniti to: povećanje težine spaljene tvari događa se tijekom svih procesa izgaranja. Međutim, taj je zaključak bio toliko suprotan odredbama teorije flogistona da je bila potrebna izuzetna hrabrost izraziti ga čak iu obliku hipoteze. Lavoisier je odlučio testirati hipoteze koje su prethodno iznijeli Boyle, Ray, Mayow i Lomonosov o ulozi zraka u procesima izgaranja. Zanimalo ga je povećava li se količina zraka ako se u njemu reducira oksidirano tijelo i pritom oslobađa dodatni zrak. Lavoisier je uspio dokazati da se količina zraka zapravo povećava. Lavoisier je ovo otkriće nazvao najzanimljivijim od Stahlova rada. Stoga je u studenom 1772. poslao posebnu poruku Pariškoj akademiji znanosti o rezultatima koje je postigao. U sljedećoj fazi istraživanja Lavoisier je vjerovao da će otkriti kakva je priroda "zraka" koji se spaja sa zapaljivim tijelima tijekom njihove oksidacije. Međutim, svi pokušaji utvrđivanja prirode ovog "zraka" 1772.-1773. Završio uzalud. Činjenica je da je Lavoisier, poput Stahla, reducirao "metalni kreč" izravnim kontaktom s "materiju nalik ugljiku" i također dobio ugljični dioksid, čiji sastav tada nije mogao utvrditi. Kao što je vjerovao Lavoisier, "ugalj se s njim okrutno našalio". Međutim, Lavoisier, kao i mnogi drugi kemičari, nije mislio da bi se redukcija metalnih oksida mogla izvesti zagrijavanjem pomoću gorućeg stakla. Ali u jesen 1774. Joseph Priestley izvijestio je da je kada se živin oksid reducira spaljivanjem stakla, nastala nova vrsta zraka - "deflogizirani zrak". Neposredno prije toga kisik je otkrio Scheele, ali je poruka o tome objavljena vrlo kasno. Scheele i Priestley objasnili su fenomen oslobađanja kisika koji su promatrali sa stajališta teorije flogistona. Samo je Lavoisier uspio upotrijebiti otkriće kisika kao glavni argument protiv teorije flogistona. U proljeće 1775. Lavoisier je ponovio Priestleyev pokus. Želio je dobiti kisik i ispitati je li kisik komponenta zraka koja uzrokuje gorenje ili oksidaciju metala. Lavoisier je uspio ne samo izolirati kisik, već i ponovno dobiti živin oksid. U isto vrijeme, Lavoisier je odredio težinske omjere tvari koje ulaze u ovu reakciju. Znanstvenik je uspio dokazati da omjeri količina tvari uključenih u reakcije oksidacije i redukcije ostaju nepromijenjeni. Lavoisierov rad proizveo je možda istu revoluciju u kemiji kao dva i pol stoljeća prije Kopernikovog otkrića u astronomiji. Tvari koje su se prije smatrale elementima, kako je pokazao Lavoisier, ispostavilo se da su spojevi koji se pak sastoje od složenih "elemenata". Lavoisierova otkrića i pogledi imali su golem utjecaj ne samo na razvoj kemijske teorije, već i na cjelokupni sustav kemijskog znanja. Toliko su transformirali samu osnovu kemijskog znanja i jezika da sljedeće generacije kemičara, u biti, nisu mogle ni razumjeti terminologiju koja se koristila prije Lavoisiera. Na temelju toga kasnije se vjerovalo da se o "pravoj" kemiji ne može govoriti sve do Lavoisierovih otkrića. Zaboravljen je kontinuitet kemijskih istraživanja. Tek su povjesničari kemije počeli ponovno stvarati stvarno postojeće obrasce razvoja kemije. U isto vrijeme, utvrđeno je da bi Lavoisierova "kemijska revolucija" bila nemoguća da prije njega nije postojala određena razina kemijskog znanja.

Lavoisier je okrunio razvoj kemijskog znanja stvaranjem novog sustava, koji je uključivao najvažnija dostignuća kemije prošlih stoljeća. Taj je sustav, međutim, u znatno proširenom i ispravljenom obliku, postao osnova znanstvene kemije. U 80-ima XVIII stoljeće Lavoisierov novi sustav prepoznali su vodeći francuski prirodoslovci - C. Berthollet, A. De Fourcroix i L. Guiton de Morveau. Podržavali su Lavoisierove inovativne ideje i zajedno s njim razvili novu kemijsku nomenklaturu i terminologiju. Godine 1789. Lavoisier je ocrtao temelje sustava znanja koji je razvio u udžbeniku “Početni tečaj kemije, predstavljen u novom obliku temeljenom na najnovijim otkrićima”. Lavoisier je elemente podijelio na metale i nemetale, a spojeve na dvostruke i trostruke. Dvostruke spojeve koje tvore metali s kisikom svrstao je u baze, a spojeve nemetala s kisikom u kiseline. Ternarne spojeve dobivene međudjelovanjem kiselina i baza nazvao je solima. Lavoisierov sustav temeljio se na preciznim kvalitativnim i kvantitativnim istraživanjima. Ovu prilično novu vrstu argumentacije koristio je pri proučavanju mnogih kontroverznih problema kemije - pitanja teorije izgaranja, problema međusobne transformacije elemenata, koji su bili vrlo relevantni tijekom formiranja znanstvene kemije. Stoga je Lavoisier, kako bi provjerio ideju o mogućnosti međusobne transformacije elemenata, nekoliko dana zagrijavao vodu u zatvorenoj posudi. Kao rezultat toga, otkrio je neznatnu količinu "zemlje" u vodi, utvrdivši da se ukupna težina posude zajedno s vodom nije promijenila. Lavoisier je objasnio nastanak "zemljišta" ne kao rezultat njihovog odvajanja od vode, već zbog razaranja stijenki reakcijske posude. Kako bi odgovorio na ovo pitanje, švedski kemičar, ljekarnik K. Scheele, istodobno je koristio kvalitativne metode dokaza, utvrđujući identitet oslobođenih "zemljica" i materijala posude. Lavoisier je, poput Lomonosova, uzeo u obzir drevna zapažanja o očuvanju težine tvari i sustavno proučavao omjere težine tvari koje sudjeluju u kemijskoj reakciji. Skrenuo je pozornost na činjenicu da se, na primjer, pri izgaranju sumpora ili pri stvaranju hrđe na željezu povećava težina polaznih tvari. To je bilo u suprotnosti s teorijom o flogistonu, prema kojoj bi se hipotetski flogiston oslobađao tijekom izgaranja. Lavoisier je objašnjenje da flogiston ima negativnu težinu smatrao pogrešnim i konačno je odustao od te ideje. Drugi kemičari, na primjer M. V. Lomonosov ili J. Mayow pokušali su objasniti oksidaciju elemenata i stvaranje metalnih oksida (ili, kako su tada govorili, "vapna") kao proces u kojem se čestice zraka spajaju s nekom tvari. Taj se zrak može "povući" redukcijom. Godine 1772. Lavoisier je sakupio ovaj zrak, ali nije mogao odrediti njegovu prirodu. Priestley je prvi izvijestio o otkriću kisika. Godine 1775. uspio je dokazati da je kisik taj koji se spaja s metalom i ponovno oslobađa iz njega tijekom njegove redukcije, kao, na primjer, tijekom stvaranja "vapna" žive i njezine redukcije. Sustavno vaganje pokazalo je da se težina metala koji je uključen u te transformacije ne mijenja. Danas bi se činilo da ova činjenica uvjerljivo dokazuje valjanost Lavoisierovih pretpostavki, ali tada je većina kemičara bila skeptična prema tome. Jedan od razloga ovakvog stava bio je taj što Lavoisier nije mogao objasniti proces izgaranja vodika. Godine 1783. saznao je da je pomoću električnog luka Cavendish dokazao stvaranje vode spaljivanjem mješavine vodika i kisika u zatvorenoj posudi. Ponavljajući ovaj pokus, Lavoisier je otkrio da težina vode odgovara težini polaznih tvari. Zatim je proveo eksperiment u kojem je propustio vodenu paru kroz željezne strugotine postavljene u jako zagrijanu posudu bakrena cijev. Kisik je pomiješan sa željeznim strugotinama, a vodik je skupljen na kraju cijevi. Tako je, koristeći prednosti transformacija tvari, Lavoisier uspio kvalitativno i kvantitativno objasniti proces izgaranja, a za to mu više nije bila potrebna teorija flogistona. Priestley i Scheele, koji su, otkrivši kisik, zapravo stvorili glavne preduvjete za nastanak Lavoisierove teorije kisika, sami su se čvrsto držali stava teorije flogistona. Cavendish, Priestley, Scheele i neki drugi kemičari vjerovali su da se neslaganja između eksperimentalnih rezultata i odredaba teorije flogistona mogu ukloniti stvaranjem dodatnih hipoteza. Pouzdanost i potpunost eksperimentalnih podataka, jasnoća argumentacije i jednostavnost prikaza pridonijeli su brzom širenju Lavoisierova sustava u Engleskoj, Nizozemskoj, Njemačkoj, Švedskoj i Italiji. U Njemačkoj su Lavoisierove ideje predstavljene u dva djela dr. Girtannera, "Nova kemijska nomenklatura na njemačkom" (1791.) i "Osnove antiflogističke kemije" (1792.). Zahvaljujući Girtanneru prvi put su se pojavile njemačke oznake za tvari koje odgovaraju novoj nomenklaturi, primjerice kisik, vodik, dušik. Hermbstedt, koji je radio u Berlinu, objavio je Lavoisierov udžbenik 1792., preveden na njemački, a M. Klaproth, nakon što je ponovio Lavoisierove pokuse, prepoznao je novo učenje; Lavoisierove stavove dijelio je i poznati prirodoslovac A. Humboldt.

U 1790-ima su Lavoisierova djela više puta objavljivana u Njemačkoj. Najpoznatiji kemičari u Engleskoj, Nizozemskoj, Švedskoj i Italiji dijelili su Lavoisierove poglede. U povijesnoj i znanstvenoj literaturi često možete pročitati da je kemičarima trebalo dosta vremena da prepoznaju Lavoisierovu teoriju. No, u usporedbi s 200 godina nepriznavanja Kopernikovih pogleda od strane astronoma, razdoblje od 10-15 godina rasprava u kemiji nije tako dugo. U zadnjoj trećini 18.st. Jedan od najvažnijih bio je problem koji je zanimao znanstvenike stoljećima: kemičari su htjeli razumjeti zašto i u kojim omjerima se tvari međusobno spajaju. Grčki filozofi također su pokazali interes za ovaj problem, a tijekom renesanse znanstvenici su iznijeli ideju o afinitetu supstanci i čak izgradili nizove supstanci prema afinitetu. Paracelzus je zapisao da živa stvara amalgame s metalima, i to za različite metale različitim brzinama i to ovim redom: najbrže sa zlatom, zatim sa srebrom, olovom, kositrom, bakrom i na kraju najsporije sa željezom. Paracelsus je vjerovao da razlog za ovaj niz kemijskih afiniteta nije samo "mržnja" i "ljubav" tvari jednih prema drugima. U skladu s njegovim idejama, metali sadrže sumpor, a što je njegov sadržaj manji, to su metali čišći, a čistoća tvari uvelike određuje njihovu međusobnu srodnost. G. Stahl je objasnio niz taloženja metala kao rezultat različitog sadržaja flogistona u njima. Sve do posljednje trećine 18.st. brojna su istraživanja bila usmjerena na raspoređivanje tvari prema njihovom "afinitetu", a mnogi su kemičari sastavili odgovarajuće tablice. Da bi se objasnila različita kemijska srodnost tvari, također su iznesene atomističke ideje, a nakon što su krajem 18. - početkom 19. stoljeća. Znanstvenici su počeli shvaćati utjecaj elektriciteta na tijek određenih kemijskih procesa, te su u istu svrhu pokušali iskoristiti ideje o elektricitetu. Na temelju njih Berzelius je stvorio dualističku teoriju sastava tvari, prema kojoj se, primjerice, soli sastoje od pozitivno i negativno nabijenih “baza” i “kiselina”: tijekom elektrolize ih privlače suprotno nabijene elektrode i mogu se raspasti na elemente zbog neutralizacije naboja . Od druge polovice 18.st. Znanstvenici su počeli obraćati posebnu pozornost na pitanje: u kojim kvantitativnim omjerima tvari međusobno djeluju u kemijskim reakcijama? Odavno je poznato da kiseline i baze mogu neutralizirati jedna drugu. Također se pokušalo odrediti sadržaj kiselina i baza u solima. T. Bergman i R. Kirwan ustanovili su da npr. u reakciji dvostruke izmjene između kemijski neutralnih kalijevog sulfata i natrijevog nitrata nastaju nove soli - natrijev sulfat i kalijev nitrat, koje su također kemijski neutralne. Ali nitko od istraživača nije izvukao opći zaključak iz ovog opažanja. Godine 1767. Cavendish je otkrio da količine dušične i sumporne kiseline koje neutraliziraju jednake količine kalijevog karbonata također neutraliziraju jednake količine kalcijevog karbonata. I. Richter prvi je formulirao zakon ekvivalenata, čije je objašnjenje kasnije pronađeno sa stajališta Daltonove atomističke teorije.

Richter je utvrdio da je neutralna i otopina dobivena miješanjem otopina dviju kemijski neutralnih soli. Proveo je brojna određivanja količina baza i kiselina, koje spojem daju kemijski neutralne soli. Richter je zaključio: ako se ista količina kiseline neutralizira različitim, strogo određenim količinama različitih baza, onda su te količine baza ekvivalentne i neutralizirane istom količinom druge kiseline. Pojednostavljeno rečeno moderni jezik, ako se, na primjer, otopini barijevog nitrata doda otopini kalijevog sulfata dok se barijev sulfat potpuno ne istaloži, tada će otopina koja sadrži kalijev nitrat također biti neutralna:

K2SO4 + Ba(NO3)2 = 2KNO3 + BaSO4

Stoga, pri stvaranju neutralne soli, sljedeće količine su međusobno ekvivalentne: 2K, 1Ba, 1SO4 i 2NO3. Pauling je sažeo i formulirao u moderni oblik ovaj zakon povezivanja vaga”: “Težinske količine dvaju elemenata (ili njihovih cjelobrojnih višekratnika) koji, kada reagiraju s istom količinom trećeg elementa, reagiraju jedan s drugim u istim količinama.” Isprva Richterov rad nije privukao gotovo nikakvu pažnju istraživača, budući da je i on koristio terminologiju teorije flogistona. Osim toga, nizovi ekvivalentnih težina koje je znanstvenik dobio nisu bili dovoljno jasni, a njegov predloženi izbor relativnih količina baza nije imao ozbiljne dokaze. Situaciju je ispravio E. Fischer, koji je među ekvivalentnim težinama Richter odabrao ekvivalent sumporne kiseline kao standard, uzimajući ga jednakim 100, i na temelju toga sastavio tablicu "relativnih težina" (ekvivalenata) spojeva. Ali Fischerova tablica ekvivalenata postala je poznata samo zahvaljujući Bertholletu, koji je, kritizirajući Fischera, naveo te podatke u svojoj knjizi "Iskustvo u kemijskoj statici" (1803.). Berthollet je sumnjao da je sastav kemijskih spojeva stalan. Imao je razlog za to. Tvari koje su početkom 19.st. smatrani čistima, zapravo su bili ili smjese ili ravnotežni sustavi različitih tvari, a kvantitativni sastav kemijskih spojeva uvelike je ovisio o količinama tvari koje su sudjelovale u reakcijama njihova stvaranja.

Neki povjesničari kemije smatraju da je, poput Wenzela, i Berthollet anticipirao temeljne odredbe zakona o djelovanju mase, koji je analitički izrazio utjecaj količina međudjelovanja na brzinu pretvorbe. Njemački kemičar K. Wenzel pokazao je 1777. da je brzina otapanja metala u kiselini, mjerena količinom metala otopljenog u određenom vremenu, proporcionalna "jačini" kiseline. Berthollet je mnogo učinio da uzme u obzir utjecaj masa reagensa na tijek transformacije. Međutim, postoji kvalitativna razlika između rada Wenzela, pa čak i Bertholleta, s jedne strane, i točne formulacije zakona djelovanja mase, s druge strane. Bertholletov negativan stav prema Richterovom zakonu neutralizacije nije mogao dugo potrajati, jer se Proust energično protivio Bertholletovim odredbama. Učinivši to tijekom 1799-1807. puno analiza, Proust je dokazao da je Berthollet svoje zaključke o različitom sastavu istih tvari donosio analizirajući smjese, a ne pojedinačne tvari, da on npr. nije uzeo u obzir sadržaj vode u nekim oksidima. Proust je uvjerljivo dokazao stalnost sastava čistih kemijskih spojeva i dovršio svoju borbu protiv Bertholletovih stavova utvrđujući zakon stalnosti sastava tvari: sastav istih tvari, bez obzira na način proizvodnje, isti je. (konstantno).

Periodični zakon

S obzirom na povijest kemije, ne mogu ne spomenuti otkriće periodičnog zakona. Već u ranim fazama razvoja kemije otkriveno je da različiti elementi imaju posebna svojstva. U početku su se elementi dijelili samo na dvije vrste - metale i nemetale. Godine 1829. njemački kemičar Johann Döbereiner otkrio je postojanje nekoliko skupina od tri elementa (trijada) sličnih kemijskih svojstava. Döbereiner je otkrio samo 5 trijada, a to su:

Ovo otkriće svojstava elemenata potaknulo je daljnja istraživanja kemičara koji su pokušali pronaći racionalne načine klasifikacije elemenata.

Godine 1865. engleski kemičar John Newlands (1839.-1898.) zainteresirao se za problem periodičke ponovljivosti svojstava elemenata. Poznate elemente poredao je prema rastućoj atomskoj masi na sljedeći način: H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl K Ca Cr Ti Mn Fe

Newlands je primijetio da u ovom nizu osmi element (fluor) nalikuje prvom (vodik), deveti element nalikuje drugom, itd. Dakle, svakih osam elemenata svojstva su se ponavljala. Međutim, bilo je puno toga što nije bilo u redu s ovim sustavom elemenata:

1) U tablici nije bilo mjesta za nove elemente.

2) Tablica nije otvarala prilike znanstveni pristup na određivanje atomskih masa i nije dopuštao da se napravi izbor između njihovih vjerojatno najboljih vrijednosti.

3) Neki elementi su se činili loše postavljeni u tablici. Na primjer, željezo se uspoređivalo sa sumporom (!) itd.

Unatoč brojnim nedostacima, Newlandsov pokušaj bio je korak u pravom smjeru. Znamo da otkriće periodičkog zakona pripada Dmitriju Ivanoviču Mendeljejevu. Pogledajmo povijest njegovog otkrića. Godine 1869. N.A. Menshutkin je članovima Ruskog kemijskog društva predstavio mali rad D. I. Mendelejeva "Odnos svojstava s atomskom težinom elemenata". (Sam D.I. Mendeljejev nije bio prisutan na sastanku.) Na ovom sastanku rad D.I. Mendeljejeva nije shvaćen ozbiljno. Paul Walden je kasnije napisao: “Veliki događaji prečesto nailaze na mali odziv, a taj dan, koji je trebao biti značajan dan za mlado Rusko kemijsko društvo, u stvarnosti se pokazao kao svakodnevni dan.” D.I. Mendeljejev volio je odvažne ideje. Uzorak koji je otkrio rekao je: kemijski i fizička svojstva elementi i njihovi spojevi periodički ovise o atomskim težinama elemenata. Kao i njegovi prethodnici, D.I. Mendeljejev je identificirao najtipičnije elemente. Međutim, pretpostavio je prisutnost praznina u stolu i usudio se tvrditi da ih treba ispuniti elementima koji još nisu otkriveni. U isto vrijeme Lothar Meyer je radio na istom problemu s Mendeljejevim, koji je svoj rad objavio 1870. godine. Međutim, prioritet u otkrivanju periodičnosti zasluženo ostaje Dmitriju Ivanoviču Mendeljejevu, jer čak ni sam L. Meyer nije ni pomišljao poreći izuzetnu ulogu D.I. Mendeljejeva u otkriću periodičkog zakona. U svojim memoarima, L. Meyer je naznačio da je koristio sažetak članka D. I. Mendeleeva kada je pisao svoj rad. Godine 1870. Mendeljejev je napravio neke izmjene u tablici: kao i svaki obrazac koji se temelji na ideji bepm`a, novi sustav se pokazao održivim, budući da je pružao mogućnost pojašnjenja. Kao što sam rekao, genijalnost Mendeljejevljeve teorije bila je u tome što je ostavio prazna mjesta u svojoj tablici. Stoga je pretpostavio (ili bolje rečeno bio siguran) da svi elementi još nisu otkriveni. Međutim, Dmitrij Ivanovič tu nije stao. Koristeći periodični zakon čak je opisao kemijska i fizikalna svojstva još neotkrivenih kemijskih elemenata, npr.: galija, germanija, skandija, koja su u potpunosti potvrđena. Nakon toga, većina znanstvenika bila je uvjerena u ispravnost teorije D.I. Danas je periodični zakon od velike važnosti. Koristi se za predviđanje svojstava kemijskih spojeva i produkata reakcije. Uz pomoć periodičnog zakona, čak iu našem vremenu, predviđaju se svojstva elemenata - to su elementi koji se ne mogu dobiti u značajnijim količinama.

Nakon djela Lavoisiera, Prousta, Lomonosova i Mendeljejeva, već u našem stoljeću došlo se do mnogih važnih otkrića na području kemije i fizike. To su radovi o termodinamici, strukturi atoma i molekula, elektrokemiji - ovaj se popis može nastaviti na neodređeno vrijeme. Međutim, otkrića Lavoisiera i D.I. Mendeljejeva ostaju temelj kemijskog znanja.

Značajke moderne kemije

Podijelio sam značajke moderne kemije u odjeljke i predstavio vam ih:

1) Atomsko-molekularni koncept, strukturni i elektronički koncepti temelj su moderne kemije.

2) Raširena uporaba -- matematike i računala -- kompleksa fizikalne metode, - klasična i kvantna mehanika.

3) Posebna uloga teorijske kemije, računalnog modeliranja i računalnih eksperimenata. Kemija na papiru. Kemija na ekranu.

4) Dominantna uloga biokemijskih i okolišnih problema.

Zaključak

Uniforman pristup strukturi vrlo različitih objekata prikazan u ovom sažetku olakšava zajedničku komparativnu raspravu o strukturi uređenih i nesređenih faza. Praktična važnost takve rasprave je zbog činjenice da ako za kristalne tvari rendgenska strukturna analiza i druge difrakcijske metode daju pouzdane informacije o strukturi, onda za tekuće kristale, a posebno za tekućine, točne informacije o strukturi (osobito o ukupnoj strukturi ) praktički nije dostupan. Stoga je interpolacija informacija o kristalnoj strukturi na druga fazna stanja kemijskih spojeva od posebne važnosti.

Slična situacija nastaje kada se rigorozni matematički pristupi razvijeni unutar kristalografije prošire na objekte koji nisu kristali. S tim u vezi, Bernal i Carlisle uveli su koncept "generalizirane kristalografije". Kasnije su slične ideje izrazili Mackay i Finney. Komparativna analiza strukture različitih kondenziranih faza može se nazvati "generaliziranom kristalokemijom". Važnu ulogu u ovom području igrat će konzervatizam strukturnih fragmenata (osobito molekularnih suradnika i aglomerata), koji je gore spomenut.

Popis korištene literature

1. Kemijski enciklopedijski rječnik. M.: Sovjetska enciklopedija, 1983.

2. Fizički enciklopedijski rječnik. M.: Sovjetska enciklopedija, 1983.

3. Gordon A., Ford R. Kemičarev pratilac. M.: Mir, 1976.

4. Afanasjev V.A., Zaikov G.E. Fizikalne metode u kemiji. M.: Nauka, 1984. (Serija "Povijest znanosti i tehnologije").

5. Drago R. Fizikalne metode u kemiji. T. 1, 2. M.: Mir, 1981.

6. Vilkov L.V., Pentin Yu.A. Fizikalne metode istraživanja u kemiji. Strukturne metode i optička spektroskopija. M: Viša škola, 1987.

7. Vilkov L.V., Pentin Yu.A. Fizikalne metode istraživanja u kemiji. Rezonantne i elektrooptičke metode. M.: Viša škola, 1989.

8. Časopis All-Union Chemical Society nazvan. DI. Mendeljejev. 1985. T. 30. N 2.

Slični dokumenti

Kemijski pogled na prirodu, podrijetlo i sadašnje stanje. Predmet spoznaje kemijske znanosti i njezina struktura. Odnos kemije i fizike. Odnos kemije i biologije. Kemija proučava kvalitativnu raznolikost materijalnih nositelja kemijskih pojava.

sažetak, dodan 15.03.2004


Flogistonska teorija i Lavoisierov sustav. Periodični zakon. Povijest moderne kemije kao prirodni proces mijenjanja načina rješavanja glavnog problema. Razni pristupi samoorganizaciji materije. Opća teorija kemijske evolucije i biogeneze Rudenko.

kolegij, dodan 28.02.2011


Glavne faze razvoja kemije. Alkemija kao fenomen srednjovjekovne kulture. Nastanak i razvoj znanstvene kemije. Porijeklo kemije. Lavoisier: revolucija u kemiji. Pobjeda atomsko-molekularne znanosti. Porijeklo moderne kemije i njezini problemi u 21. stoljeću.

sažetak, dodan 20.11.2006


Flogistonska teorija i Lavoisierov sustav. Tvorac teorije flogistona je Georg Stahl. Vjerovao je da se flogiston nalazi u svim zapaljivim i oksidirajućim tvarima. Periodični zakon. Dmitrij Ivanovič Mendeljejev.

sažetak, dodan 04.05.2004


Rođenje kemije u Drevni Egipt. Aristotelovo učenje o atomima kao ideološka osnova ere alkemije. Razvoj kemije u Rusiji. Doprinos Lomonosova, Butlerova i Mendeljejeva razvoju ove znanosti. Periodički zakon kemijskih elemenata kao skladna znanstvena teorija.

prezentacija, dodano 04.10.2013


Proces nastanka i formiranja kemije kao znanosti. Kemijski elementi antike. Glavne tajne "transmutacije". Od alkemije do znanstvene kemije. Lavoisierova teorija izgaranja. Razvoj korpuskularne teorije. Revolucija u kemiji. Pobjeda atomsko-molekularne znanosti.

sažetak, dodan 20.05.2014


Podrijetlo pojma "kemija". Glavna razdoblja razvoja kemijske znanosti. Tipovi najvišeg razvoja alkemije. Razdoblje rođenja znanstvene kemije. Otkriće osnovnih zakona kemije. Sustavski pristup u kemiji. Suvremeno razdoblje razvoja kemijske znanosti.

sažetak, dodan 03/11/2009


Nastanak i razvoj kemije, njezina veza s religijom i alkemijom. Glavne značajke moderna kemija. Osnovne strukturne razine kemije i njezini dijelovi. Osnovni principi i zakoni kemije. Kemijska veza i kemijska kinetika. Doktrina kemijskih procesa.

sažetak, dodan 30.10.2009


Povijest kemije kao znanosti. Utemeljitelji ruske kemije. M.V. Lomonosov. Matematička kemija. Atomska teorija temelj je kemijske znanosti. Atomska teorija jednostavno je i prirodno objašnjavala svaku kemijsku transformaciju.

sažetak, dodan 02.12.2002


Od alkemije do znanstvene kemije: put prave znanosti o transformacijama materije. Revolucija u kemiji i atomsko-molekularnoj znanosti kao konceptualni temelj moderne kemije. Problemi okoliša kemijske komponente moderne civilizacije.

Materija je ono od čega su građena fizička tijela.

Postoji mnogo tvari, a sve se razlikuju po svojstvima. Na primjer, šećer i kuhinjska sol su kristalne krutine bijela, ali se razlikuju po okusu i topivosti u vodi; voda i aceton su bezbojne tekućine, ali je voda bez mirisa, a aceton, koji poznajete kao dobro otapalo za lakove i boje, ima karakterističan miris; Kisik i vodik su bezbojni plinovi, ali je vodik 16 puta lakši od kisika.

Jedna od zadaća kemije je naučiti razlikovati tvari po njihovim fizikalnim i kemijskim svojstvima, a ponekad i po fiziološkom djelovanju. Na primjer, dobro poznata tvar - kuhinjska sol - može se okarakterizirati na sljedeći način: bijela krutina, slanog okusa, krta, topiva u vodi, talište 801°C, vrelište 1465°C.

Drugi zadatak kemije je proizvodnja raznih tvari, od kojih mnoge ne postoje u prirodi: plastika, neke mineralna gnojiva(superfosfat, amonijev nitrat), sredstva za zaštitu bilja, lijekovi (aspirin, streptocid), deterdženti i dr. Ove tvari se dobivaju različitim kemijskim transformacijama.

Povezanost kemije s drugim znanostima

Kemija je jedna od grana prirodnih znanosti, usko je povezana kako s drugim znanostima tako i sa svim granama narodnog gospodarstva.

Pretvorbu jednih tvari u druge prate različiti fizikalni fenomeni, na primjer oslobađanje ili apsorpcija topline. Stoga kemičari moraju poznavati fiziku.

Osnova postojanja žive prirode je metabolizam. Biolog koji nije upućen u zakone kemije neće moći razumjeti i objasniti ovaj proces.

Geologu je potrebno i kemijsko znanje. Koristeći ih, uspješno će tražiti minerale. Liječnik, farmaceut, kozmetolog, metalurg, kulinarski stručnjak, bez odgovarajućeg kemijskog obrazovanja, neće dosegnuti vrhunac vještine.

Kemija je egzaktna znanost. Prije izvođenja kemijskog pokusa i nakon njegova završetka kemičar provodi potrebne proračune. Njihovi rezultati omogućuju izvlačenje pravih zaključaka. Stoga je djelatnost kemičara nemoguća bez znanja matematike.

Dodir kemije s drugim znanostima rađa specifična područja njihova međusobnog prožimanja. Tako prijelazna područja između kemije i fizike predstavljaju fizikalna kemija i kemijska fizika. Između kemije i biologije, kemije i geologije nastala su posebna granična područja - geokemija, biokemija, biogeokemija, molekularna biologija. Najvažniji zakoni kemije formulirani su matematičkim jezikom, a teorijska kemija ne može se razvijati bez matematike. Kemija je imala i nastavlja utjecati na razvoj filozofije i sama je doživljavala i doživljava svoj utjecaj.

Okoliš postaje sve zagađeniji unošenjem prekomjernih količina gnojiva u tlo, ispuštanjem ispušnih plinova vozila u zrak, štetnih tvari iz raznih industrija u vodene površine, kao i kućnim otpadom. Sve to dovodi do uništavanja biljaka, smrti životinja i pogoršanja zdravlja ljudi. Kemijsko oružje - posebne, izuzetno otrovne tvari - predstavljaju ozbiljnu prijetnju svim živim bićima. Uništavanje zaliha takvog oružja zahtijeva znatan trud, novac i vrijeme.

Odnos čovjeka i prirode proučava mlada prirodna znanost ekologija. Problemi zaštite okoliša od onečišćenja stalno su u vidnom polju ekoloških znanstvenika. Očuvanje prirode za buduće generacije ovisi o pažljivom odnosu svakoga od nas prema njoj, o stupnju naše kulture i kemijskog znanja.

Pojava kemije kao znanosti, glavne faze njezina razvoja.

Počeci kemije povezani su s razvojem kemijskih procesa i zanata, kao što su taljenje metala, pivovarstvo, štavljenje kože i bojanje, koji su pružili praktične informacije o ponašanju tvari. Put njezina razvoja je dug, poučan i zanimljiv.

Glavne faze u povijesti kemijske znanosti uključuju:

1. faza. Od antičkih vremena do kraja 18. stoljeća. Alkemijsko razdoblje, Djela R. Boylea.

2. faza. Kemija kao znanost. Djela Lomonosova, Daltona, Lavoisiera.

3. faza. XIX stoljeće Atomsko-molekularna teorija, stvaranje temeljnih teorijskih osnova kemije. Otkriće Mendeljejeva D.I. periodični zakon iz 1809.

4. faza. Moderno razdoblje uspješnog oživljavanja kemije. Znanstvena i praktična istraživanja u području kemije.

Kemija igra veliku ulogu u životu modernog društva. Kemija prodire u sva područja znanosti, tehnologije, proizvodnje, poljoprivrede i svakodnevnog života, uvodeći revolucionarne transformacije u konvencionalne procese i metode, štedeći rad, novac, vrijeme i materijale, povećavajući bogatstvo ljudi. Sada se posebno potvrđuju riječi velikog ruskog znanstvenika M. V. Lomonosova: "Kemija je široko zahvatila svoje ruke u ljudske poslove."

Kvaliteta izobrazbe inženjera bitno ovisi o stupnju njihove naobrazbe u području temeljnih znanosti: matematike, fizike i kemije. Uloga i mjesto kemije u sustavu prirodnih znanstvenih disciplina određena je činjenicom da u području materijalne proizvodnje čovjek uvijek ima posla s materijom.

U svakodnevnom životu opažamo da tvari prolaze različite promjene: čelični predmet postaje hrđav na vlažnom zraku; drvo u peći izgori, a ostane samo mala hrpica pepela; benzin gori u motoru automobila, ispuštajući u okoliš oko dvjesto različitih tvari, uključujući otrovne i kancerogene; otpalo lišće drveća postupno propada, pretvarajući se u humus itd.

Poznavanje svojstava materije, strukture, kemijske prirode njegove čestice, mehanizmi njihove interakcije, mogući načini pretvaranja jedne tvari u drugu - ti problemi čine predmet kemije.

Kemija je znanost o tvarima i zakonima njihovih pretvorbi.

Kao jedna od grana prirodnih znanosti, kemija je povezana s ostalim prirodnim znanostima. Kemijske promjene uvijek prate fizičke promjene. Široka uporaba fizikalnih istraživačkih metoda i matematičkog aparata u kemiji približila ju je fizici i matematici. Kemija je također povezana s biologijom, jer biološke procese prate kontinuirane kemijske transformacije. Za rješavanje geoloških problema koriste se kemijske metode. Povezanost različitih prirodnih znanosti vrlo je bliska; na sjecištima znanosti nastaju nove znanosti, primjerice nuklearna kemija, biokemija, geokemija, kozmokemija itd.

studiranje kemijske metode brojni tehnički problemi povezuju kemiju s inženjerstvom i tehnikom posebne discipline, potrebne za praktične aktivnosti inženjera. Dakle, proizvodnja čelika i drugih legura, čistih metala i poluvodiča, proizvodnja proizvoda od njih i njihova daljnja uporaba, rad raznih mehanizama u odgovarajućim plinovitim i tekućim sredinama - sve to zahtijeva specifična kemijska znanja i sposobnost primjene to u praksi.

Gotovo da nema industrije koja ne uključuje korištenje kemije. Priroda nam daje sirovine: drvo, rude, naftu, plin itd. Izlaganjem prirodni materijali kemijskom preradom čovjek dobiva različite tvari potrebne za poljoprivredu, industriju i kućanstvo: gnojiva, metale, plastiku, boje, ljekovite tvari, sapun, sodu itd. Čovječanstvu je potrebna kemija kako bi iz prirodnih tvari dobilo sve što mu je potrebno - metale, cement i beton, keramiku, porculan i staklo, gumu, plastiku, umjetna vlakna, lijekove. Za kemijsku preradu prirodnih sirovina potrebno je poznavati opće zakonitosti pretvorbe tvari, a ta znanja pruža kemija.

U modernim uvjetima, kada je postalo jasno da su rezerve mnogih prirodnih resursa ograničene i da se ne obnavljaju, kada je opterećenje okoliša od strane ljudi postalo toliko veliko, a sposobnost prirode da se samopročišćava ograničena, dolazi niz temeljno novih problema u prvi plan, čije je rješenje nemoguće bez kemijskog znanja. Tu prije svega spadaju pitanja zaštite okoliša i poštivanje ekoloških zahtjeva u novim tehnološkim procesima, stvaranje zatvorenih proizvodnih ciklusa i bezotpadnih tehnologija, teoretsko opravdanje i razvoj tehnologija za uštedu energije i resursa. Ostvarivanje zahtjeva visoke kvalitete proizvoda i njihove trajnosti nezamislivo je bez razumijevanja da je kontrola kemijskog sastava najvažnija faza tehnološkog ciklusa. Borba protiv korozije materijala i proizvoda izrađenih od njih, te nove metode površinske obrade zahtijevaju od inženjera duboko razumijevanje biti kemijskih procesa.

Gore navedene probleme mogu riješiti sveobuhvatno kompetentni inženjeri koji, uz druge zadatke, mogu razumjeti i samostalno upravljati kemijskim problemima.

Osnovni pojmovi kemije

Predmet proučavanja kemije su kemijski elementi i njihovi spojevi.

Kemijski element je vrsta atoma s istim nuklearnim nabojem. Atom je najmanja čestica nekog elementa koja ima svoja kemijska svojstva.

Molekula je najmanja čestica pojedinačne tvari sposobna za samostalno postojanje, koja posjeduje svoja osnovna kemijska svojstva i sastoji se od istih ili različitih atoma.

Ako se molekule sastoje od identičnih atoma, tada se tvar naziva jednostavnom ili elementarnom, na primjer He, Ar, H 2, O 2, S 4. Jednostavna materija je oblik postojanja kemijski element u slobodnom stanju. Ako se molekula tvari sastoji od različitih atoma, tada se tvar naziva kompleks (ili kemijski spoj)., na primjer CO, H2O, H3PO4.

Kemijska svojstva tvari karakteriziraju njezinu sposobnost sudjelovanja u kemijskim reakcijama, odnosno u procesima pretvaranja jednih tvari u druge.

Mase atoma i molekula su vrlo male. Na primjer, mase pojedinačnih atoma su 10 -24 - 10 -22 g. Mase atoma i molekula izražavaju se ili u relativnim jedinicama (kroz masu bilo koje specifične vrste atoma) ili u jedinicama atomske mase (amu). .

1 amu je 1/12 mase atoma ugljikovog izotopa C. 1 a.u.m.=1,66053*10 -24 g.

Vrijednost relativne atomske (A r) ili molekularne mase (M r) pokazuje koliko je puta masa atoma ili molekule veća od 1/12 mase atoma izotopa ugljika C (skala atomske mase ugljika). A r i M r su bez dimenzija. A r vrijednosti su dane u periodni sustav elemenata elementi D.I. Mendeljejeva pod simbolom elementa. Brojčano, A r i A (amu) se podudaraju. Znajući relativnu atomsku masu, lako možete pronaći atomsku masu izraženu u gramima. Dakle, masa atoma ugljika-12 u g jednaka je: 12* 1,66053*10 -24 = 1,992636*10 -23 g . Masa molekule jednaka je zbroju masa atoma koji čine njen sastav.

Količina tvari (n;n) je broj strukturnih jedinica (atoma, molekula, iona, ekvivalenata, elektrona itd.) u sustavu. Mjerna jedinica za količinu tvari je mol. Mol je količina tvari koja sadrži onoliko specifičnih strukturnih jedinica koliko je atoma sadržano u 12 g izotopa ugljika 12 C. Broj strukturnih jedinica sadržanih u 1 molu bilo koje tvari u bilo kojem agregacijskom stanju Avogadrova je konstanta: NA = 6,02 * 10 23 mol -1 .

Količina tvari (n) jednaka je omjeru broja strukturnih jedinica (atoma, molekula, iona, ekvivalenata, elektrona itd.) u sustavu (N) i njihovog broja u 1 molu tvari (N A ):

Molarna masa (M) je masa 1 mola tvari, jednaka omjeru mase tvari (m) i njezine količine (n):

Osnovna jedinica molarne mase je g/mol (kg/mol). Molarna masa tvari, izražena u gramima, brojčano je jednaka relativnoj molekulskoj masi te tvari.

Molarni volumen (V m) je volumen koji zauzima 1 mol plinovite tvari, jednak omjeru volumena plinovite tvari (V) i njezine količine ():

Na br. (273,15 K i 101,325 kPa) za bilo koju tvar u plinovitom stanju V m = 22,4 l/mol.

Ekvivalent (E) je stvarna ili fiktivna čestica tvari koja može zamijeniti, dodati, otpustiti ili na neki drugi način biti ekvivalentna jednom vodikovom ionu u reakcijama kiselo-bazne ili ionske izmjene ili jednom elektronu u redoks reakcijama(OVR). Ekvivalent je bez dimenzija, njegov sastav se izražava znakovima i formulama na isti način kao i kod molekula, atoma ili iona.

Da bi se odredile formule ekvivalenta tvari i pravilno napisale njezine kemijske formule, potrebno je poći od specifične reakcije u kojoj tvar sudjeluje.

Pogledajmo nekoliko primjera definiranja ekvivalentne formule:

A. 2NaOH+H2SO4 =2H2O+Na2SO4.

Kratka ionsko-molekularna jednadžba procesa:

2OH - +2H + =2H20.

Ova reakcija ionske izmjene uključuje dva iona vodika. Za jedan vodikov ion postoji:

NaOH+1/2H2SO4 =H2O+1/2Na2SO4,

oni. jedan vodikov ion odgovara: jednoj molekuli NaOH, 1/2 molekule H 2 SO 4, jednoj molekuli H 2 O, 1/2 molekuli Na 2 SO 4, dakle E(NaOH) = NaOH; E(H2SO4) = 1/2H2SO4; E(H20)=H20; E(Na2SO4) = 1/2Na2SO4.

B. Zn+2HCl=ZnCl2+H2

Ionsko-elektroničke jednadžbe procesa oksidacije i redukcije:

Ovaj ORR uključuje dva elektrona. Za jedan elektron postoji:

1/2Zn+HCl=1/2ZnCl2 +1/2H2,

oni. jedan elektron odgovara 1/2 atoma Zn, jednoj molekuli HCl, 1/2 molekuli ZnCl 2 i 1/2 molekuli H 2, stoga je E(Zn) = 1/2Zn; E(HCl) = HCl; E(ZnCl2) = 1/2ZnCl2; E(H2) = 1/2H2.

Broj koji pokazuje koji je udio stvarne čestice ekvivalentan jednom vodikovom ionu ili jednom elektronu naziva se faktor ekvivalencije f e. Na primjer, u reakcijama koje se razmatraju, f e (Zn) = 1/2, f e (NaOH) = 1.

Za redoks reakcije koristi se koncept "ekvivalentni broj" (Z), koji je jednak broju elektrona koje je vezala jedna molekula oksidacijskog sredstva ili donirala jedna molekula redukcijskog sredstva.

Molni ekvivalent je količina tvari koja sadrži 6,02 * 10 23 ekvivalenta. Masa jednog molskog ekvivalenta tvari naziva se molarna masa ekvivalentne tvari (M e), izmjereno u g/mol i izračunato pomoću formula:

M e = m/n e; M e =f e *M,

gdje je M molarna masa tvari, g/mol; ν e – količina ekvivalenta tvari, mol.

Da biste izračunali ekvivalent molarne mase tvari, možete koristiti sljedeće formule:

1. Za jednostavna tvar:

M e = M A / B, f e = 1 / B,

gdje je M A molarna masa atoma dane tvari; B je valencija atoma, na primjer, M e (Al) = 27/3 = 9 g/mol.

2. Za složenu tvar:

M e =M/B*n, f e = 1/B*n,

gdje je B valencija funkcionalne skupine; n je broj funkcionalnih skupina u formuli molekule tvari.

Za kiseline, funkcionalna skupina je vodikov ion, za baze - hidroksilni ion, za soli - metalni ion, za okside - element koji tvori oksid.

M e kiselina = M kiselina / bazičnost kiseline.

Bazičnost kiseline određena je brojem protona koje molekula kiseline otpušta pri reakciji s bazom..

Na primjer, M e (H 2 SO 4) = 98/2 = 49 g/mol.

M e baze = M baze / kiselost baze.

Kiselost baze određena je brojem protona dodanih molekuli baze kada ona stupa u interakciju s kiselinom.

Na primjer, M e (NaOH) = 40/1 = 40 g/mol.

M e sol = M sol / (broj metalnih atoma * metalna valencija).

Na primjer, M e (Al 2 (SO 4) 3) = 342/(2*3) = 57 g/mol.

M e oksid = M oksid / (broj atoma elementa koji tvori oksid * valencija elementa).

Na primjer, M e (Al 2 O 3) = 102/(2*3) = 17 g/mol.

Općenito, ekvivalent molarne mase kemijskog spoja jednak je zbroju ekvivalenata molarne mase njegovih sastavnih dijelova.

3. Za oksidacijsko sredstvo, redukcijsko sredstvo:

gdje je Z ekvivalentni broj (Z=1/f e).

Kao što je poznato, mol bilo kojeg plina u normalnim uvjetima (T=273,15 K, P=101,325 kPa ili 760 mmHg) zauzima volumen jednak 22,4 litre; taj se volumen naziva molarni volumen V m Na temelju ove vrijednosti moguće je izračunati volumen jednog mola plinskog ekvivalenta (V e, l/mol) u normalnim uvjetima. Na primjer, za vodik E(H 2) = 1/2H 2, molski ekvivalent vodika je dva puta manji od njegovog mola molekula i stoga je volumen jednog molskog ekvivalenta vodika također dva puta manji od njegovog molskog volumena: 22,4 l/2 = 11,2 l. Za kisik E(O 2) = 1/4 O 2, stoga je volumen jednog mola ekvivalenta kisika četiri puta manji od njegovog molskog volumena: 22,4 l/4 = 5,6 l.

Općenito: V e =f e *V m; V e = V/ .

Osnovni zakoni kemije

1. Zakon održanja mase tvari(M.V. Lomonosov; 1756.):

masa tvari koje su ušle u reakciju jednaka je masi tvari koje nastaju reakcijom.

2. Zakon stalnosti sastava.

Ima različite formulacije:

Sastav molekularne strukture spojeva je konstantan bez obzira na način priprave (preciznija suvremena formulacija);

- svaka složena tvar, bez obzira na način njezine pripreme, ima konstantan kvalitativni i kvantitativni sastav;

Omjeri između masa elemenata koji čine određeni spoj su stalni i ne ovise o načinu dobivanja tog spoja.

3. Zakon višekratnika(Dalton, 1803.):

ako dva elementa tvore jedan s drugim nekoliko kemijskih spojeva, tada se mase jednog od elemenata koji u tim spojevima pripadaju istoj masi drugog međusobno odnose kao mali cijeli brojevi.

Zakon je svjedočio da elementi ulaze u spojeve samo u određenim dijelovima i potvrdio atomističke ideje. Najmanja količina elementa koja ulazi u spoj je atom. Prema tome, samo cijeli broj atoma može ući u spoj, a ne frakcijski. Na primjer, maseni omjeri C:O u oksidima CO 2 i CO su 12:32 i 12:16. Stoga je omjer mase kisika povezan s konstantnom masom ugljika u CO 2 i CO 2:1.

4. Zakon volumetrijskih odnosa(Gay-Lussacov zakon):

Volumeni reagirajućih plinova odnose se međusobno i na volumene nastalih plinovitih produkata reakcije kao mali cijeli brojevi.

5.Avogadrov zakon( 1811) :

jednaki volumeni bilo kojeg plina uzeti na istoj temperaturi i pod istim tlakom sadrže isti broj molekula. Avogadrova konstanta N A = 6,02*10 23 mol -1 – broj strukturnih jedinica u jednom molu tvari.

Posljedice Avogadrova zakona:

A) pri određenoj temperaturi i tlaku 1 mol bilo koje tvari u plinovitom stanju zauzima isti volumen;

b) na br. (273,15 K i 101,325 kPa) molarni volumen (V m) bilo kojeg plina je 22,4 L mol.

6. Jednadžba stanja idealnog plina - Mendeleev-Clapeyron:

gdje je P – tlak plina, Pa; V – volumen plina, m3; m – masa tvari, g; M je njegova molarna masa, g/mol; T – apsolutna temperatura, K; R je univerzalna plinska konstanta jednaka 8,314 J/mol*K.

7. Zakon parcijalnih tlakova(Daltonov zakon):

Tlak mješavine plinova koji međusobno ne kemijski djeluju jednak je zbroju parcijalnih tlakova plinova koji čine smjesu.

8. Zakon ekvivalenata.

Ima nekoliko formulacija:

1) mase tvari koje sudjeluju u reakciji proporcionalne su njihovim ekvivalentnim molarnim masama:

m 1 / m 2 = M E1 / M E2 = ...;

2) sve tvari reagiraju jedna s drugom u jednakim količinama, oni. broj molova ekvivalentnih tvari koje sudjeluju u reakciji međusobno su jednaki:

ν e1 =ν e2 = …;

m 1 / M E1 = m 2 / M E2 =…. .

3) za tvari koje reagiraju u otopini, zakon ekvivalenata napisano na sljedeći način:

S E 1 *V 1 =C E 2 *V 2,

gdje su SE 1, SE 2 normalne koncentracije ili molarne koncentracije ekvivalenta prve i druge otopine, mol/l; V 1 i V 2 – volumeni reakcijskih otopina, l.

Kemija- znanost o strukturi, svojstvima tvari, njihovim pretvorbama i popratnim pojavama.

Zadaci:

1. Proučavanje strukture tvari, razvoj teorije o strukturi i svojstvima molekula i materijala. Važno je uspostaviti vezu između strukture i različitih svojstava tvari te na temelju toga izgraditi teorije o reaktivnosti tvari, kinetici i mehanizmu kemijskih reakcija i katalitičkih pojava.

2. Provedba ciljane sinteze novih tvari zadanih svojstava. Ovdje je također važno pronaći nove reakcije i katalizatore za učinkovitiju sintezu već poznatih i industrijski važnih spojeva.

3. Tradicionalna zadaća kemije dobila je posebno značenje. Povezan je kako s povećanjem broja kemijskih objekata i svojstava koji se proučavaju, tako i s potrebom utvrđivanja i smanjenja posljedica ljudskog utjecaja na prirodu.

Kemija je opća teorijska disciplina. Osmišljen je da studentima pruži suvremeno znanstveno razumijevanje materije kao jedne od vrsta pokretne materije, o načinima, mehanizmima i metodama pretvaranja jednih tvari u druge. Poznavanje temeljnih kemijskih zakona, ovladavanje tehnikama kemijskog proračuna, razumijevanje mogućnosti koje pruža kemija uz pomoć drugih stručnjaka koji rade u njezinim pojedinačnim i užim područjima značajno ubrzava postizanje željenog rezultata u različitim područjima inženjerske i znanstvene djelatnosti.

Kemijska industrija jedna je od najvažnijih industrija u našoj zemlji. Kemijski spojevi, različiti sastavi i materijali koje proizvodi koriste se posvuda: u strojarstvu, metalurgiji, poljoprivreda, građevinarstvo, elektro i elektronička industrija, komunikacije, promet, svemirska tehnologija, medicina, svakodnevni život itd. Glavni pravci razvoja suvremene kemijske industrije su: proizvodnja novih spojeva i materijala te povećanje učinkovitosti postojeće proizvodnje.

Na Medicinskom fakultetu studenti izučavaju opću, bioorgansku, biološku kemiju, te kliničku biokemiju. Učeničko poznavanje kompleksa kemijskih znanosti u njihovom kontinuitetu i međusobnom odnosu pruža veću mogućnost, veći prostor za istraživanje i praktičnu upotrebu različitih pojava, svojstava i zakonitosti te pridonosi osobnom razvoju.

Posebnosti studija kemijskih disciplina na medicinskom fakultetu su:

· međuovisnost ciljeva kemijskog i medicinskog obrazovanja;

· univerzalnost i fundamentalnost ovih kolegija;

· osobitost konstruiranja njihovog sadržaja ovisno o prirodi i općim ciljevima doktorskog usavršavanja i njegovoj specijalizaciji;

· jedinstvo proučavanja kemijskih objekata na mikro i makrorazini s otkrivanjem različite forme njihovu kemijsku organizaciju kao jedinstveni sustav i različite funkcije koje pokazuje (kemijske, biološke, biokemijske, fiziološke itd.) ovisno o njihovoj prirodi, okolišu i uvjetima;

· ovisnost o povezanosti kemijskih znanja i vještina sa stvarnošću i praksom, uključujući i medicinsku, u sustavu “društvo – priroda – proizvodnja – čovjek”, zbog neograničenih mogućnosti kemije u stvaranju sintetskih materijala i njihove važnosti u medicini. , razvoju nanokemije, kao iu rješavanju ekoloških i mnogih drugih globalnih problema čovječanstva.

1. Odnos između metaboličkih procesa i energije u tijelu

Životni procesi na Zemlji u velikoj su mjeri određeni akumulacijom sunčeve energije u hranjivim tvarima - bjelančevinama, mastima, ugljikohidratima i naknadnim transformacijama tih tvari u živim organizmima uz oslobađanje energije. Razumijevanje odnosa između kemijskih transformacija i energetskih procesa u tijelu ostvareno je posebno jasno nakon djela A. Lavoisiera (1743-1794) i P. Laplacea (1749-1827). Izravnim kalorimetrijskim mjerenjima pokazali su da je energija oslobođena u procesu života određena oksidacijom hrane kisikom iz zraka koji životinje udišu.

Metabolizam i energija - skup procesa pretvorbe tvari i energije koji se odvijaju u živim organizmima, te izmjena tvari i energije između tijela i okoliš. Metabolizam tvari i energije osnova je života organizama i jedno je od najvažnijih specifičnih svojstava žive tvari po kojoj se živo razlikuje od neživog. Metabolizam, odnosno metabolizam, koji je osiguran vrlo složenom regulacijom na različitim razinama, uključuje mnoge enzimske sustave. Tijekom metaboličkog procesa, tvari koje ulaze u tijelo pretvaraju se u vlastite tvari tkiva iu konačne proizvode koji se izlučuju iz tijela. Tijekom tih transformacija energija se oslobađa i apsorbira.

S razvojem u XIX-XX stoljeću. termodinamika - znanost o međusobnoj pretvorbi topline i energije - postalo je moguće kvantitativno izračunati transformaciju energije u biokemijskim reakcijama i predvidjeti njihov smjer.

Izmjena energije može se izvršiti prijenosom topline ili radom. Međutim, živi organizmi nisu u ravnoteži sa svojom okolinom i stoga se mogu nazvati neravnotežnim otvorenim sustavima. Međutim, kada se promatra kroz određeno vremensko razdoblje, nema vidljivih promjena u kemijskom sastavu tijela. Ali to ne znači da kemijske tvari koje čine tijelo ne prolaze nikakve transformacije. Naprotiv, oni se stalno i dosta intenzivno obnavljaju, o čemu se može suditi po brzini kojom se stabilni izotopi i radionuklidi uneseni u stanicu kao dio jednostavnijih prekursora ugrađuju u složene tvari organizma.

Postoji jedna stvar između metabolizma i energetskog metabolizma temeljna razlika. Zemlja ne gubi niti dobiva značajnu količinu materije. U biosferi se materija izmjenjuje u zatvorenom ciklusu itd. koristi više puta. Razmjena energije se odvija drugačije. Ne cirkulira u zatvorenom ciklusu, već je djelomično raspršen u vanjski prostor. Stoga je za održavanje života na Zemlji neophodan stalni protok energije sa Sunca. Za 1 godinu, oko 10 21 izmet solarna energija. Iako predstavlja samo 0,02% ukupne energije Sunca, to je nemjerljivo više od energije koju koriste svi strojevi koje je napravio čovjek. Količina tvari koja sudjeluje u cirkulaciji je jednako velika.

2. Kemijska termodinamika kao teoretsku osnovu bioenergije. Predmet i metode kemijske termodinamike

Kemijska termodinamika proučava prijelaze kemijske energije u druge oblike - toplinsku, električnu i dr., utvrđuje kvantitativne zakonitosti tih prijelaza, kao i smjer i granice spontanog odvijanja kemijskih reakcija u danim uvjetima.

Termodinamička metoda temelji se na nizu strogih pojmova: "sustav", "stanje sustava", "unutarnja energija sustava", "funkcija stanja sustava".

Objekt proučavanje termodinamike je sustav

Isti sustav može biti u različitim stanjima. Svako stanje sustava karakterizira određeni skup vrijednosti termodinamičkih parametara. Termodinamički parametri uključuju temperaturu, tlak, gustoću, koncentraciju itd. Promjena barem jednog termodinamičkog parametra dovodi do promjene stanja sustava kao cjeline. Termodinamičko stanje sustava naziva se ravnoteža ako ga karakterizira konstantnost termodinamičkih parametara u svim točkama sustava i ne mijenja se spontano (bez utroška rada).

Kemijska termodinamika proučava sustav u dva stanja ravnoteže (konačnom i početnom) i na temelju toga utvrđuje mogućnost (ili nemogućnost) odvijanja spontanog procesa u danim uvjetima u određenom smjeru.

Termodinamika studije međusobne transformacije različite vrste energije povezane s prijenosom energije između tijela u obliku topline i rada. Termodinamika se temelji na dva osnovna zakona, koji se nazivaju prvi i drugi zakon termodinamike. Predmet proučavanja u termodinamici je energija i zakoni međusobnih pretvorbi oblika energije tijekom kemijskih reakcija, procesa otapanja, isparavanja, kristalizacije.

Kemijska termodinamika je grana fizikalne kemije koja proučava procese međudjelovanja tvari pomoću termodinamičkih metoda.
Glavni pravci kemijske termodinamike su:
Klasična kemijska termodinamika, koja proučava termodinamičku ravnotežu općenito.
Termokemija, koja proučava toplinske učinke koji prate kemijske reakcije.
Teorija otopina, koja modelira termodinamička svojstva tvari na temelju ideja o strukturi molekula i podataka o međumolekulskim interakcijama.
Kemijska termodinamika usko je povezana s takvim granama kemije kao što je analitička kemija; elektrokemija; koloidna kemija; adsorpcija i kromatografija.
Razvoj kemijske termodinamike tekao je istodobno na dva načina: termokemijski i termodinamički.
Pojavu termokemije kao samostalne znanosti treba smatrati otkrićem Hermana Ivanoviča Hessa, profesora na Sveučilištu u St. Petersburgu, odnosa između toplinskih učinaka kemijskih reakcija -- Hessovih zakona.

3. Termodinamički sustavi: izolirani, zatvoreni, otvoreni, homogeni, heterogeni. Pojam faze.

Sustav- ovo je skup tvari u interakciji, mentalno ili stvarno izoliranih iz okoline (epruveta, autoklav).

Kemijska termodinamika razmatra prijelaze iz jednog stanja u drugo, dok se neka mogu promijeniti ili ostati konstantna. opcije:

· izobarni– pri stalnom tlaku;

· izohorni– pri konstantnom volumenu;

· izotermna– na konstantnoj temperaturi;

· izobarni – izotermni– pri konstantnom tlaku i temperaturi itd.

Termodinamička svojstva sustava mogu se izraziti pomoću nekoliko funkcije stanja sustava, nazvao karakteristične funkcije: unutarnja energijaU , entalpija H , entropija S , Gibbsova energija G , Helmholtzova energija F . Karakteristične funkcije imaju jednu značajku: ne ovise o načinu (putu) postizanja danog stanja sustava. Njihova vrijednost određena je parametrima sustava (tlak, temperatura itd.) i ovisi o količini ili masi tvari, pa ih je uobičajeno odnositi na jedan mol tvari.

Prema načinu prijenosa energije, materije i informacija između razmatranog sustava i okoline, termodinamički sustavi se klasificiraju:

1. Zatvoreni (izolirani) sustav- ovo je sustav u kojem nema razmjene energije, materije (uključujući zračenje), niti informacija s vanjskim tijelima.

2. Zatvoreni sustav- sustav u kojem postoji izmjena samo s energijom.

3. Adijabatski izolirani sustav - Ovo je sustav u kojem dolazi do izmjene energije samo u obliku topline.

4. Otvoreni sustav je sustav koji izmjenjuje energiju, materiju i informacije.

Klasifikacija sustava:
1) ako je moguć prijenos topline i mase: izolirani, zatvoreni, otvoreni. Izolirani sustav ne razmjenjuje ni materiju ni energiju s okolinom. Zatvoreni sustav izmjenjuje energiju s okolinom, ali ne razmjenjuje materiju. Otvoreni sustav razmjenjuje i materiju i energiju sa svojom okolinom. Koncept izoliranog sustava koristi se u fizikalnoj kemiji kao teorijski.
2) po unutarnjoj građi i svojstvima: homogeni i heterogeni. Sustav se naziva homogenim unutar kojeg nema površina koje dijele sustav na dijelove koji se razlikuju po svojstvima ili kemijski sastav. Primjeri homogenih sustava su vodene otopine kiselina, baza i soli; plinske smjese; pojedinačne čiste tvari. Heterogeni sustavi unutar sebe sadrže prirodne površine. Primjeri heterogenih sustava su sustavi koji se sastoje od tvari koje se razlikuju po svom agregatnom stanju: metal i kiselina, plin i krutina, dvije tekućine netopljive jedna u drugoj.
Faza je homogeni dio heterogenog sustava, koji ima isti sastav, fizički i Kemijska svojstva, odvojen od ostalih dijelova sustava površinom, pri prolasku kroz koju se svojstva sustava naglo mijenjaju. Faze su čvrste, tekuće i plinovite. Homogeni sustav uvijek se sastoji od jedne faze, heterogeni - od nekoliko. Sustavi se prema broju faza dijele na jednofazne, dvofazne, trofazne itd.

5. Prvi zakon termodinamike. Unutarnja energija. Izobarni i izohorni toplinski efekti .

Prvi zakon termodinamike- jedan od tri osnovna zakona termodinamike, predstavlja zakon održanja energije za termodinamičke sustave.

Prvi zakon termodinamike formuliran je sredinom 19. stoljeća kao rezultat rada njemačkog znanstvenika J. R. Mayera, engleskog fizičara J. P. Joulea i njemačkog fizičara G. Helmholtza.

Prema prvom zakonu termodinamike, termodinamički sustav može proći rade samo zahvaljujući svojoj unutarnjoj energiji ili bilo kojoj vanjski izvori energije .

Prvi zakon termodinamike često se formulira kao nemogućnost postojanja perpetuum mobile prve vrste, koji bi obavljao rad bez crpljenja energije iz bilo kojeg izvora. Proces koji se odvija pri konstantnoj temperaturi naziva se izotermna, pri konstantnom tlaku - izobarni, pri konstantnom volumenu – izohorni. Ako je tijekom procesa sustav izoliran od vanjske okoline na način da je isključena izmjena topline s okolinom, proces se naziva adijabatski.

Unutarnja energija sustava. Kada sustav prijeđe iz jednog stanja u drugo, mijenjaju se neka njegova svojstva, posebice unutarnja energija U.

Unutarnja energija sustava je njegova ukupna energija, koja se sastoji od kinetičke i potencijalne energije molekula, atoma, atomskih jezgri i elektrona. Unutarnja energija uključuje energiju translacijskih, rotacijskih i vibracijskih gibanja, kao i potencijalnu energiju uslijed sila privlačenja i odbijanja koje djeluju između molekula, atoma i unutaratomskih čestica. Ne uključuje potencijalnu energiju položaja sustava u prostoru i kinetičku energiju gibanja sustava u cjelini.

Unutarnja energija je termodinamička funkcija stanja sustava. To znači da kad god se sustav nađe u ovo stanje, njegova unutarnja energija poprima određenu vrijednost svojstvenu ovom stanju.

∆U = U 2 - U 1

gdje su U 1 i U 2 unutarnja energija sustava V konačnog, odnosno početnog stanja.

Prvi zakon termodinamike. Ako sustav komunicira sa vanjsko okruženje toplinske energije Q i mehaničke energije (rada) A, a pri tome prelazi iz stanja 1 u stanje 2, količina energije koju sustav oblika topline Q ili rad A oslobađa ili apsorbira jednaka je ukupnoj energiji sustava tijekom prijelaza iz jednog stanja u drugo i bilježi se.