Предпосылки возникновения химии как науки

     Предпосылки возникновения химии  как науки

История химии  изучает и описывает сложный  процесс накопления специфических  знаний, относящихся к изучению свойств  и превращений веществ; её можно  рассматривать как пограничную  область знания, которая связывает  явления и процессы, относящиеся  к развитию химии, с историей человеческого  общества. При изучении истории развития химии возможны два взаимно дополняющих  подхода: хронологический и содержательный.

При хронологическом  подходе историю химии принято  подразделять на несколько периодов. Следует учитывать, что периодизация истории химии, будучи достаточно условной и относительной, имеет скорее дидактический  смысл. При этом на поздних этапах развития науки (в случае химии –  уже с начала XIX века) в связи  с её дифференциацией неизбежны  отступления от хронологического порядка  изложения, поскольку приходится отдельно рассматривать развитие каждого из основных разделов науки.

Как правило, большинство  историков химии выделяют следующие основные этапы её развития.

1.  Предалхимический период: до III в. н.э.

В предалхимическом периоде теоретический и практический аспекты знаний о веществе развивались относительно независимо друг от друга. Происхождение свойств вещества рассматривала античная натурфилософия, практические операции с веществом являлись прерогативой ремесленной химии.

2.  Алхимический период: III – XVII вв.

Алхимический  период, в свою очередь, разделяется  на три подпериода – александрийскую (греко-египетскую), арабскую и европейскую алхимию. Алхимический период – это время поисков философского камня, считавшегося необходимым для осуществления трансмутации металлов. В этом периоде происходило зарождение экспериментальной химии и накопление запаса знаний о веществе; алхимическая теория, основанная на античных философских представлениях об элементах, была тесно связана с астрологией и мистикой. Наряду с химико-техническим "златоделием" алхимический период примечателен также и созданием уникальной системы мистической философии.

3.  Период  становления (объединения): XVII – XVIII вв.

В период становления  химии как науки произошла  её полная рационализация. Химия освободилась от натурфилософских и алхимических взглядов на элементы как на носители определённых качеств. Наряду с расширением  практических знаний о веществе начал  вырабатываться единый взгляд на химические процессы и в полной мере использоваться экспериментальный метод. Завершившая  этот период химическая революция окончательно придала химии вид самостоятельной (хотя и тесно связанной с другими  отраслями естествознания) науки, занимающейся экспериментальным изучением состава тел.

4.  Период  количественных законов (атомно-молекулярной теории): 1789 – 1860 гг.

Период количественных законов, ознаменовавшийся открытием  главных количественных закономерностей  химии – стехиометрических законов, и формированием атомно-молекулярной теории, окончательно завершил превращение  химии в точную науку, основанную не только на наблюдении, но и на измерении.

5.  Период  классической химии: 1860 г. – конец XIX в.*

Период классической химии характеризуется стремительным  развитием науки: были созданы периодическая  система элементов, теория валентности  и химического строения молекул, стереохимия, химическая термодинамика  и химическая кинетика; блестящих  успехов достигли прикладная неорганическая химия и органический синтез.  В связи с ростом объёма знаний о веществе и его свойствах  началась дифференциация химии –  выделение её отдельных ветвей, приобретающих  черты самостоятельных наук.

*    В  большинстве учебников и учебных  пособий при рассмотрении периодизации  истории химии за периодом  количественных законов следует  современный период. Однако, по мнению  автора, это не совсем корректно,  т. к. в начале XX в. теоретические основания химии претерпели существеннейшие изменения. Вторая половина XIX в. является чрезвычайно важным особым этапом развития химических знаний. В этот период окончательно формируется атомно-молекулярная теория и учение о химических элементах, классические разделы химии, создаётся периодический закон, возникают две новых концептуальных системы химии – структурная химия и учение о химическом процессе.

6.  Современный  период: с начала XX века по настоящее  время

В начале ХХ века произошла революция в физике: на смену системе знаний о материи, основанной на механике Ньютона, пришли квантовая теория и теория относительности. Установление делимости атома и  создание квантовой механики вложили  новое содержание в основные понятия  химии. Успехи физики в начале XX  века позволили понять причины периодичности  свойств элементов и их соединений, объяснить природу валентных  сил и создать теории химической связи между атомами. Появление  принципиально новых физических методов исследования предоставило химикам невиданные ранее возможности  для изучения состава, структуры  и реакционной способности вещества. Всё это в совокупности обусловило в числе прочих достижений и блестящие  успехи биологической химии второй половины XX века – установление строения белков и ДНК, познание механизмов функционирования клеток живого организма. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Этапы развития неорогинеской химии

История неорганической химии тесно связана с общей историей химии, а вместе с ней - с историей естествознания и историей человеческой цивилизации. Составные разделы истории неорганической химии - история открытия химических элементов, история формирования основных понятий о веществе, история открытия и развития законов химии, в частности периодического закона Менделеева.

Неорганическая  химия — раздел химии, связанный  с изучением строения, реакционной  способности и свойств всех химических элементов и их неорганических соединений. Это область охватывает все химические соединения, за исключением органических веществ. Различие между органическими и неорганическими соединениями, содержащими углерод, являются по некоторым представлениям произвольными. Неорганическая химия изучает химические элементы и образуемые ими простые и сложные вещества (кроме органических соединений углерода). Обеспечивает создание материалов новейшей техники. Число неорганических веществ приближается к 400 тысяч.

Теоретическим фундаментом неорганической химии  является периодический закон и  основанная на нем периодическая  система Д. И. Менделеева Дмитрия  Ивановича. Важнейшая задача неорганической химии состоит в разработке и  научном обосновании способов создания новых материалов с нужными для  современной техники свойствами.

Большая часть  знаний, на которых базируется неорганическая химия, получена довольно давно, но во второй половине прошлого века она  вдруг оказалась в тени фантастических достижений органической химии и  химии живых систем. Практически  у всех создалось ощущение, что  неорганическая химия — в глубоком застое. Этому в немалой степени  способствовали и университетские  профессора, излагавшие предмет почти  в неизменном виде на протяжении десятилетий. Между тем ситуация в последние  годы существенно переменилась. Интенсивное  развитие электроники, фотоники, сенсорики и спинтроники потребовало новых материалов со специальными свойствами, что привело к ренессансу неорганической химии. 
 
 

     Вклад русских учёных в  развитии неорганической химии

Дмитрий Иванович Менделеев - русский химик, открывший  периодический закон химических элементов, педагог и общественный деятель, один из величайших ученых земной цивилизации. Согласно опросам авторитетных зарубежных специалистов, самым замечательным  ученым XIX века был признан Д.И. Менделеев. Слава его всемирна.

Когда мы говорим  о Менделееве то, прежде всего, думаем об открытом им Периодическом законе химических элементов, одном из основополагающих устоев естествознания, и созданной  на его основе Периодической системе элементов.

Было ли это  гениальным озарением или, что, видимо, точнее, реальным завершением долгой мыслительной работы не суть важно, но именно фундаментальный Периодический  закон лег в основу современного учения о строении вещества.

И этим все сказано. Существует химия до Менделеева и  современная химия. Так же как  существует додарвиновская биология и современная наука о живом веществе.

Но, думая и  говоря о гении Менделеева, конечно, невозможно остановиться только на этом его великом открытии, хотя его  одного было бы более чем достаточно, чтобы имя ученого обрело бессмертие. Но у Менделеева были и «Толковый  тариф», и классические «Основы химии», и «Органическая химия». Данная тема была актуальна в свое время, актуальной остается и сегодня. 
 
 
 
 
 
 
 

     Роль  химии в современном  мире

Химическая промышленность производит десятки тысяч наименований продуктов, многие из которых по технологическим  и экономическим характеристикам  успешно конкурируют с традиционными  материалами, а часть — являются уникальными по своим параметрам. Химия дает материалы с заранее  заданными свойствами, в том числе  и такими, которые не встречаются  в природе. Подобные материалы позволяют  проводить технологические процессы с большими скоростями, температурами, давлениями, в условиях агрессивных  сред. Для промышленности химия поставляет такие продукты, как кислоты и  щелочи, краски, синтетические волокна  и т. п. Для сельского хозяйства  химическая промышленность выпускает  минеральные удобрения, средства защиты от вредителей, химические добавки  и консерванты к кормам для  животных. Для домашнего хозяйства  и быта химия поставляет моющие средства, краски, аэрозоли и другие продукты[1].

 Химия характерна  не только тем, что обеспечивает  производство многих необходимых  продуктов, материалов, лекарств. Во многих отраслях промышленности и сельскохозяйственного производства широко используются также химические методы обработки: беление, крашение, печатание в текстильной промышленности; обезжиривание, травление, цианирование в машиностроении; кислородное дутье в металлургии; консервация, синтезирование витаминов и аминокислот — в пищевой и фармацевтической промышленности и т. д. Внедрение химических методов ведет к интенсификации технологических процессов, увеличению выхода полезного вещества, снижению отходов, повышению качества продукции.

Таким образом, химизация, как процесс внедрения  химических методов в общественное производство и быт, позволила человеку решить многие технические, экономические  и социальные проблемы. Однако масштабность, а нередко и неуправляемость  этого процесса обернулась «второй  стороной медали». Химия прямо или  опосредованно затронула практически  все компоненты окружающей среды  — сушу, атмосферу, воду Мирового океана, внедрилась в природные круговороты  веществ. В результате этого нарушилось сложившееся в течение миллионов  лет равновесие природных процессов  на планете, химизация стала заметно  отражаться на здоровье самого человека. Получилась ситуация, которую ученые обоснованно именуют химической войной против населения,3емли. За последние 30-40 лет в этой войне пострадали сотни миллионов жителей планеты. Возникла самостоятельная ветвь экологической науки — химическая экология.

 Основными  источниками, загрязняющими окружающую  среду, кроме собственно химической  промышленности, являются металлургия,  автомобильный транспорт, тепловые  электростанции. Они дают большой  объем газообразных отходов, загрязняют  водоемы рек и озер сточными  водами, используемыми в технологических  целях. Газообразные отходы содержат  оксиды углерода, серы, азота, соединения  свинца, ртути, бензопирен, сероводород и другие вредные вещества. В связи со сжиганием топлива в больших объемах возникла проблема снижения концентрации кислорода и озона в атмосфере, получившая название «кислородного голодания».

 К твердым  отходам относятся отходы горнодобывающей  промышленности, строительный и  бытовой мусор. Сточные воды  содержат многие неорганические  соединения — ионы ртути, цинка,  кадмия, меди, никеля и т. д.  Пятая часть вод Мирового океана  загрязнена нефтью и нефтепродуктами.  Значительный ущерб водоемам  вследствие вымывания удобрений  из почвы наносят загрязнения,  связанные с сельскохозяйственным  производством. Вредные вещества  из воздуха и воды попадают  в почву, в которой накапливаются  тяжелые металлы, радиоактивные  элементы.

 В организм  человека вредные вещества попадают  через воздух, воду и пищу. Таким  образом, человечество, пройдя ряд  этапов развития — от огня  костра до термоядерной бомбы,  — в начале XXI века оказалось  в условиях, когда в очередной  раз встал вопрос о его выживании.  Угроза экологической катастрофы  требует решительного пересмотра  отношений современной «химической»  цивилизации и природы в сторону  оптимизации этих отношений. Задача  заключается в том, чтобы через  новые технологии гармонизировать  отношения «общество — природа»  таким образом, чтобы компенсаторных  возможностей окружающей среды  было достаточно для нейтрализации  антропогенных воздействий на  нее.