ХИМИЧЕСКАЯ НАУКА ОБ ОСОБЕННОСТЯХ АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОГО УРОВНЯ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ
Р |
азвитие химических знаний стимулируется необходимостью получения человеком различных веществ для своей жизнедеятельности. Для этого приходится осуществлять их качественные превращения, искать пути их получения из уже существующих в природе. На базе познания глубинных свойств различных веществ возникла теоретическая химия, которая в настоящее время представляет собой высокоупорядочен-ную и постоянно развивающуюся систему знаний. В наши дни химическая наука дает возможность получать вещества с заданными свойствами, находить способы управления этими свойствами, что является основной проблемой химии и системообразующим началом ее как науки.
7.1. Предмет химической науки
Химия — наука, изучающая свойства и превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и строения1.
Химия изучает природу и свойства различных химических связей, энергетику химических реакций, реакционную способность веществ, свойства катализаторов и т.д.
Своеобразную программу исследования химических явлений впервые сформулировали и приняли ученые-химики на первом Международном съезде химиков в Карлсруэ в Германии (1860). Они исходили из того, что атомы представляют собой мельчайшие, далее неделимые составные части молекул.
Этим подводился своего рода итог развитию представлений того времени о веществе как состоящем из атомов и молекул. При этом атом считался неделимым. На этой концептуальной основе в середине XIX в. была разработана стройная атомно-молекулярная теория, которая впоследствии оказалась не в состоянии объяснить многие экспериментальные факты конца XIX — начала XX в. Картина прояснилась с открытием сложного строения атома, когда стали понятны причины связи ■ атомов, т.е. механизм образования
химических связей. В частности, было установлено, что химические связи указывают на взаимодействие атомных электрических зарядов, носителями которых являются электроны и ядра атомов. Осуществляются химические связи между атомами с помощью электронов, расположенных на внешней электронной оболочке и связанных с ядром наименее прочно. Их назвали валентными электронами. В зависимости от характера взаимодействия между электронами различают ковалентную, ионную и металлическую химические связи.
Ковалентная связь осуществляется за счет образования электронных пар, в одинаковой мере принадлежащих обоим атомам.
Ионная связь представляет собой электростатическое притяжение между ионами, образованное за счет полного смещения электронных пар к одному из атомов.
Металлическая связь — это связь между всеми положительно заряженными ионами металлов и свободными электронами в кристаллической решетке металлов.
Химическая связь — это взаимодействие, которое связывает отдельные атомы в более сложные образования — молекулы, ионы, кристаллы, т.е. те формы организации материи, которые изучает химическая наука. Химическую связь объясняют взаимодействием электрических полей, образующихся между электронами и ядрами атомов в процессе химических преобразований. Прочность химической связи зависит от энергии связи.
Основываясь на законах термодинамики, химия определяет возможность протекания того или иного процесса, условия его осуществления, внутреннюю энергию. «Внутренняя энергия — это общий запас энергии системы, который складывается из энергии движения и взаимодействия молекул, энергии движения и взаимодействия ядер и электронов в атомах, в молекулах и т.п.»1.
Химическая кинетика объясняет качественные и количественные изменения в химических процессах и выявляет механизм химических реакций. Реакции протекают, как правило, через ряд последовательных стадий, которые в совокупности составляют полную реакцию. Скорость химической реакции зависит от условий протекания и природы веществ, вступивших в нее. К условиям протекания химических реакций относят концентрации реагирующих веществ, температуру, давление, присутствие катализаторов и ингибиторов. Описывая химическую реакцию, ученые скрупулезно фиксируют все условия ее протекания, поскольку в других условиях и при иных физических состояниях веществ эффект будет иным.
Таким образом, предметом химической науки являются химические элементы, процессы химического взаимодействия различных
1 Шиманович И.Е., Павлович М.Л., Тикавый В.Ф., Малашко П.М. Общая химия в формулах, определениях, схемах. — Минск: Университетское, 1996. — С. 6.
1 Кузьменко Н.Е., Еремин В.В. Химия. Ответы на вопросы. — М.: I Федеративная книготорговая компания, 1997. — С. 65.
веществ, проблемы получения новых веществ с заданными свойствами и множество других проблем, возникающих в процессе развития химических знаний.
Дата добавления: 2014-12-06; просмотров: 1675;