Місце хімії серед наук про природу

ГЛИБОКІВСЬКА  ЗОШ 
 
 
 
 
 

на  тему:

« Місце хімії серед наук

  про природу» 
 
 
 
 

План:

     Вступ

1. Місце хімії серед  природних наук

2. Біохімія  – наука про хімічний склад  і структуру речовин

3. Хімічні  перетворення речовин в природі

  4. Зв’язок  хімії з геологією, метеорологією, біологією та   медициною

  Висновок

    Література

Вступ

     Місце хімії серед наук про природу  зумовлене предметом її вивчення й тісними зв'язками з іншими науками. Опановуючи в основній школі ази цієї дивовижної науки, ми неодноразово пересвідчувалися: вона вивчає речовини, їх склад і будову, перетворення речовин, умови здійснення цих перетворень, засоби практичного використання речовин і хімічних реакцій. Без хімічних реакцій сьогодні неможливо уявити наукову картину світу, адже навколишній світ - це перш за все світ речовин неорганічних і органічних, які постійно взаємодіють і приймають участь у різних типах перетворень, які є основою багатьох явищ природи.

     Як  пов'язана хімія з іншими науками? Забезпечуючи їх речовинами, матеріалами та сучасними технологіями, хімія водночас використовує здобутки математики, фізики, біології, екології для власного подальшого розвитку. Тож хімія є центральною, фундаментальною наукою. Вона так само, як фізика, ботаніка, зоологія, геологія, вивчає природу, весь навколишній світ — різноманітні речовини і явища.

     Проте жодну природничу науку - фізику, хімію, біологію, геологію тощо наразі не можна  назвати лідером. Система наукових знань про природу й система  методів кожної з наук перебувають  у процесі безперервного взаємозбагачення. Особливо яскраво це виявляється в наш час.

     Дедалі  більше стираються межі між хімією й іншими природничими науками. На межі досліджень фізичних і хімічних явищ виникли фізична хімія та хімічна  фізика. Біохімія - біологічна хімія - вивчає хімічний склад і структуру сполук, які містяться в живих організмах. Вона досліджує шляхи й способи регуляції перетворень речовин, енергетику процесів, які відбуваються в клітині й в організмі. Геохімія - наука про поширеність і міграцію хімічних елементів на Землі.

     Межі  між хімією й суміжними науками  ніколи не були чіткими, адже природа, яку вони вивчають, єдина у своєму розмаїтті. Тому не дивина, що часом  Нобелівські премії з хімії одержували фізики, а хіміки здобували цю почесну  нагороду за дослідження в галузі молекулярної біології. Чи тільки з природничими й точними науками пов'язана хімія? Яке ії значення у пізнанні природи й формуванні наукової картини світу?

      Сучасна хімія настільки велика галузь природознавства, що багато з її розділів є самостійними, хоча й тісно взаємозв'язаними науковими дисциплінами. 

1. Місце хімії серед  природних наук

      Слово "хімія " набуло широке поширення  з початку 18 століття. На багатьох мовах  воно має схоже звучання: chemistry ('кемістрі) – на англійському, Chemie (хе'мі) – на німецькому. Коріння "хем" або "хім" міститься у відповідних термінах і на багатьох інших мовах. Проте дотепер не вдалося встановити, коли виникло слово "хімія" і яке значення в нього спочатку вкладався.

      Багато  дослідників схиляються до того, що це слово походить від "Кемі" – "Чорна країна". Так в стародавній Греції називали Єгипет, де зародилося "священне мистецтво хімії". Це ж слово відносилося до кольору грунту в долині Ніла. Значення такої назви – "єгипетська наука". Проте в старогрецькій мові були інші близькі по звучанню слова. "Хімос" або "хюмос" означало "сік"; це поняття зустрічається в рукописах, що містять відомості по медицині і способам приготування ліків. "Хима" або "хюма" переводиться як литво і відноситься до мистецтва виплавки металів. "Хемевсис" означає "змішування", що є найважливішою операцією більшості хімічних процесів. Термін "хімія" в значенні "наполягання", "наливання" першим спожив грецький філософ і природодослідник Зосима Панополітанській (ок. 350–ок. 400) на рубежі 4 і 5 століть.

      Сучасна хімія – це фундаментальна система  знань, заснована на багатому експериментальному матеріалі і теоретичних положеннях. Хімія займає особливе місце серед  природних наук. Вона має вражаючу творчу силу. На сьогоднішній день відомо більше 20 мільйонів хімічних речовин. Частина з них зустрічається в природі. Проте більшість хімічних речовин раніше взагалі не існувала. Вони були одержані людиною в хімічних лабораторіях. У цьому полягає унікальність хімії: вона не задовольняється тим, що дане природою, а постійно створює для себе всі нові і нові об'єкти досліджень.

      Кожна з хімічних речовин має свою внутрішню  будову і може зазнавати різноманітні перетворення, тобто вступати в хімічні  реакції. Ці два аспекти взаємозв'язані. Внутрішня будова визначає хімічні властивості, а по хімічних властивостях можна судити про будову речовини. В той же час неможливо одночасно досліджувати і будову і хімічні властивості речовини, оскільки в ході хімічної реакції структура речовини неминуче змінюється. Вивчення будови і реакційної здатності хімічних речовин, створення речовин і матеріалів з наперед заданими властивостями – основні задачі хімічної науки. 

2. Біохімія – наука  про хімічний склад  і структуру речовин

      Біохімія  – біологічна хімія – вивчає хімічний склад і структуру речовин, що містяться в живих організмах; шляхи і способи регуляції їх перетворень; енергетичне забезпечення процесів, що відбуваються в клітці і в організмі. Становлення біохімії як науки відбулося на рубежі 19 і 20 століть, хоча витоки біохімічних знань знайдені ще в працях учених античного періоду, а перші відомості про склад рослинних і тваринних тканин почали з'являтися в середні століття. У наші дні з біохімії вже виділилися біоорганічна і біонеорганічна хімія.

      На  початку 20 століття хімік, мінералог і кристалограф Володимир Іванович Вернадський (1863–1945) розробив основи геохімії – науки про поширеність і міграцію хімічних елементів на Землі. З одного боку, геохімія широко використовує досягнення фізики і хімії, новітні методи аналізу і уявлення про будову речовини, з іншою – величезний матеріал, накопичений геологічними науками, зокрема, мінералогією.

      Разом з фізичною хімією виникла хімічна  фізика, що вивчає фізичні закони, які  управляють будовою і перетвореннями хімічних речовин. Без хімії неможливо зрозуміти такі науки як біологія, геологія, екологія. Знання по хімії абсолютно необхідні в сільському господарстві для того, щоб уміло і розумно використовувати мінеральні добрива, отрутохімікати, антибіотики. Без хімічних знань не можна працювати в хімічній промисловості, будівництві, медицині, металургії.

      Ця  наука із старовини привертала увагу  людей. Учені, алхіміки, авантюристи - всі  прагнули до збагнення таємниць світу, одні з метою пізнання, інші ради грошей. Кожний з нас постійно стикається з хімією, можливо, навіть не усвідомлюючи цього. Ми дихаємо, а в організмі в цей час відбуваються процеси окислення органічних речовин. Ми п'ємо воду, яка є хімічним з'єднанням. Сьогодні хімія займає центральне місце серед наук про природу.

      Щомить  в навколишньому нас світі  відбуваються тисячі видимих і невидимих  хімічних процесів. Щоб управляти  ними, потрібно зрозуміти їх природу. Для цього і потрібна хімія. Унікальність цієї науки у тому, що хімія не тільки вивчає речовини, що є в природі, але і винаходить нові. Слова Ломоносова «Широко простягає хімія руки свої в справи людські» сьогодні актуальні як ніколи. Завдяки ній лікар зціляє хворого, кравець шиє плаття з фантастичних тканин, домогосподарка користується всілякими засобами для прибирання квартири.

     Хімія, наука про склад речовин і  їх перетворення, починається з відкриття людиною здатності вогню змінювати природні матеріали. Люди уміли виплавляти мідь і бронзу, обпалювати глиняні вироби, отримувати скло ще за 4000 років до н.е. З 7 в. до н.е. Єгипет і Месопотамія стали центрами виробництва барвників; там же отримували в чистому вигляді золото, срібло і інші метали. Приблизно з 1500 до 350 до н.е. для виробництва барвників використали перегонку, а метали виплавляли з руд, змішуючи їх з деревним вугіллям і продуваючи через суміш, що горить - повітря. Самим процедурам перетворення природних матеріалів давали містичне значення.

       З розвитком фізичних теорій  про будову атомів і молекул  були переосмислені такі старі  поняття, як хімічна спорідненість і трансмутація. Виникли нові уявлення про будову матерії.

3. Хімічні перетворення  речовин в природі

     Хімічні перетворення речовин самовільно відбуваються в природі. Під час фотосинтезу  в зелених рослинах вуглекислий  газ і вода постійно перетворюються на органічні речовини з виділенням кисню. Цей кисень у процесі дихання живих організмів поглинається, окислюючи в них органічні речовини, внаслідок чого в атмосферу виділяється вуглекислий газ. Так хімічні перетворення речовин забезпечують життя на Землі.

      Однак переважна більшість природних  речовин, перш ніж стати продуктами споживання людського суспільства, зазнає хімічної переробки на заводах. Добування металів з руд, виробництво  синтетичних матеріалів, переробка  кам'яного вугілля, нафти, природного газу, деревини, гірських порід — все це складні хімічні процеси, що здійснюються на виробництві з метою добування корисних продуктів.

     Для розуміння цих процесів і керування  ними треба знати властивості  речовин, їх здатність брати участь у хімічних процесах. А для цього потрібно знати склад і будову речовин. Ось чому предметом вивчення хімії є хімічні елементи та їхні сполуки, хімічні перетворення різноманітних сполук і ті закономірності, які цими перетвореннями керують.

     Сучасна хімія - це велика, самостійна частина хімічної науки, що вивчає дисперсний стан речовини і поверхневі явища в дисперсних системах. Курс хімії ставить метою дати чітке уявлення про теоретичні і експериментальні основи цієї науки, виділяючи її особливу роль як міждисциплінарної науки, що синтезує знання з суміжних розділів хімії, фізики, біології і інших природних наук. Хімія виходить з уявлень про дисперсність - мікрогетерогеності як універсальному стані речовини у всіх природних об'єктах і технологічних системах. Такі гірські породи і грунти, тканини живих організмів, такі всілякі матеріали, суспензії, емульсії, піни, аерозолі, побудовані з малих (дуже малих, до нанометрів) часток: зерен, кліток, волокон, плівок, які зберігають ще, однак, властивості даної фази і межі розділу з сусідніми фазами.

     Високе  розвинення міжфазних поверхонь - носіїв енергетичних надлишків (тобто специфічного, активованого стану речовини)- служить  спільною межею всіх цих об'єктів  і систем і визначає різні їх властивості  і протікаючі в них процеси. Особливе місце займає тут адсорбція - мимовільне концентрування певних, поверхово-активних компонентів на міжфазных кордонах, що міняє хімічну природу кордонів і що дозволяє керувати процесами в природних і технологічних дисперсних системах.  

4. Зв’язок хімії з геологією, метеорологією, біологією та медициною

     Хімія як елемент загальнолюдської культури одвіку мала виражену гуманітарну спрямованість. Окремі теоретичні положення хімічних знань становили певну частину  натурфілософії, що витлумачувала явища  природи в їхній цілісності. Тож хімія, так само як фізика, біологія, астрономія, географія й інші природничі науки, - засіб формування світогляду.

     Пригадаймо, яке значення для пізнання природи  мало відкриття Д.І. Менделєєвим  нового закону природи. Замість розрізнених, не пов'язаних між собою речовин перед наукою постала єдина струнка система, що об'єднала в єдине ціле всі елементи Всесвіту. На основі періодичного закону були розвинуті найважливіші хімічні поняття, встановлено чіткий взаємозв'язок між ними. Відкриття періодичного закону мало величезне значення для розвитку хімії та пізнання таємниць природи.

     Показово, що творець періодичного закону і  періодичної системи хімічних елементів  Д.І. Менделєєв (мал. 38.2) уважав науку  й мистецтво двома взаємодоповнюючими підходами до гармонійного пізнання світу. Про це йшлося в його статті «Перед картиною А.І. Куїнджі» (1880, газета «Голос»).