Хімічна картина світу - студопедія

Процес зародження хімічної науки був тривалим, складним і суперечливим. Витоки хімічних знань лежать в глибоку давнину і пов'язані з потребою людей отримувати різні речовини. Походження терміна «хімія» не зовсім ясно, але за однією з версій це означає «єгипетське мистецтво», за іншою - «мистецтво отримання соків рослин».

Історію хімічної науки можна розділити на кілька етапів:

1. Період алхімії - з давніх-давен до XVI в.

2. Період зародження наукової хімії - XVI-XVII ст.

3. Період відкриття основних законів хімії - перші 60 років XIX ст.

4. Сучасний період - з 60-х років XIX ст. до теперішнього часу.

Історично алхімія склалася як таємне, містичне знання, спрямоване на пошуки філософського каменю, що перетворює метали в золото і срібло, і еліксиру довголіття. Протягом своєї багатовікової історії алхімія вирішувала багато практичні завдання, пов'язані з отриманням речовин і заклала фундамент для створення наукової хімії.

Найвищого розвитку алхімія досягла в трьох основних типах:

Батьківщиною алхімії був Єгипет. Ще в давнину там були відомі способи отримання металів, сплавів, що застосовувалися для виробництва монет, зброї, прикрас. Ці знання трималися в секреті і були надбанням обмеженого кола жерців. Зростання попиту на золото підштовхнув металургів до пошуку способів перетворення (трансмутації) неблагородних металів (заліза, свинцю, міді та ін.) В золото. Алхимический характер давньої металургії пов'язав її з астрологією і магією. Кожен метал мав астрологічну зв'язок з відповідною планетою. Погоня за філософським каменем дозволила поглибити і розширити знання про хімічні процеси. Отримала розвиток металургія, були вдосконалені процеси очищення золота і срібла.

Проте, в період правління імператора Діоклетіана в Стародавньому Римі алхімія стала переслідуватися. Можливість отримання дешевого золота налякала імператора і по его.пріказу були знищені всі праці по алхімії. Значну роль у забороні алхімії зіграло християнство, яке розглядало її як диявольське ремесло.

Після завоювання арабами Єгипту в VII ст. н. е. алхімія стала розвиватися в арабських країнах. Найвидатнішим арабським алхіміком був Джабір ібн Хайям, відомий в Європі як Гебер. Він описав нашатирний спирт, технологію приготування свинцевих білил, спосіб перегонки оцту для отримання оцтової кислоти. Основною ідеєю Джабіра була теорія освіти всіх, відомих тоді семи металів із суміші ртуті і сірки як двох основних складових. Ця ідея передбачила поділ простих речовин на метали і неметали.

Розвиток арабської алхімії йшло двома паралельними шляхами. Одні алхіміки займалися трансмутація металів в золото, інші шукали еліксир життя, що давав безсмертя.

Поява алхімії в країнах Західної Європи стало можливим завдяки хрестовим походам. Тоді європейці запозичили у арабів науково-практичні знання, серед яких була алхімія. Європейська алхімія потрапила під заступництво астрології і тому набула характеру таємницею науки. Ім'я найвидатнішого середньовічного західноєвропейського алхіміка залишилося невідомим, відомо лише, що він був іспанцем і жив в XIV столітті. Він першим описав сірчану кислоту, процес утворення азотної кислоти, царської горілки. Безперечною заслугою європейської алхімії було вивчення і отримання мінеральних кислот, солей, спирту, фосфору і т. Д. Алхіміків була створена хімічна апаратура, розроблені різні хімічні операції: нагрівання на прямому вогні, водяній бані, прожарювання, перегонка, сублімація, випарювання, фільтрування, кристалізація та ін. Таким чином, були підготовлені відповідні умови для розвитку хімічної науки.

Період зародження хімічної науки охоплює три століття - з XVI по XIX ст. Умовами становлення хімії як науки були:

·. оновлення європейської культури;

·. потреба в нових видах промислового виробництва;

·. відкриття Нового світу;

·. розширення торгових відносин.

Відокремившись від старої алхімії, хімія придбала велику свободу дослідження і утвердилася як єдина незалежна наука.

У XVI ст. на зміну алхімії прийшло новий напрямок, яке займалося виготовленням ліків. Цей напрямок одержав назву ятрохимии. Засновником ятрохимии був швейцарський вчений Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, відомий в науці під ім'ям Парацельс. Ятрохімія прагнула поєднати медицину з хімією, використовуючи препарати нового типу, виготовлені з мінералів. Ятрохімія принесла значну користь хімії, т. К. Сприяла звільненню її від впливу алхімії і заклала науково-практичні основи фармакології.

У XVII столітті, в епоху бурхливого розвитку механіки, в зв'язку з винаходом парової машини, виник інтерес хімії до процесу горіння. Підсумком цих досліджень стала теорія флогістону. основоположником якої був німецький хімік і лікар Георг Шталь. Теорія флогістону заснована на твердженні, що всі горючі речовини багаті особливим горючою речовиною - флогистоном. Чим більше флогістону містить речовину, тим більше воно здатне до горіння. Метали теж містять флогістон, але втрачаючи його, перетворюються в окалину. При нагріванні окалини з вугіллям, метал забирає від нього флогистон і відроджується. Теорія флогістону, незважаючи свою на помилковість, давала прийнятне пояснення процесу виплавки металів з руд. Нез'ясовним залишалося питання, чому зола і сажа, що залишилися від згоряння таких речовин, як дерево, папір, жир, набагато легше, ніж вихідна речовина.

У XVIII ст. французький фізик Антуан Лоран Лавуазьє, нагріваючи різні речовини в закритих судинах, встановив, що загальна маса всіх речовин, що беруть участь в реакції, залишається без змін. Лавуазьє прийшов до висновку, що маса речовин ніколи не створюється і не знищується, а лише переходить від однієї речовини до іншої. Цей висновок, відомий сьогодні як закон збереження маси. став основою для всього процесу розвитку хімії XIX ст.

Продовжуючи дослідження, Лавуазьє встановив, що повітря є не простим речовиною, а сумішшю газів, п'яту частину якого становить кисень, а інші 4/5 азот. В цей же час англійський фізик Генрі Кавендіш виділив водень і, спалюючи його, отримав воду, довівши, що вода - це сполука водню і кисню.

Проблема вивчення хімічного складу речовин була головною в розвитку хімії аж до 30-40-х років XIX ст. Англійський хімік Джон Дальтон відкрив закон кратних відносин і створив основи атомної теорії. Він встановив, що два елементи можуть сполучатися між собою в різних співвідношеннях, при цьому кожна комбінація являє собою нове з'єднання. Дальтон виходив з положення древніх атомістів про корпускулярну будову матерії, але, грунтуючись на понятті хімічного елемента, сформульованому Лавуазьє, вважав, що всі атоми окремого елемента однакові і характеризуються своїм атомним вагою. Ця вага відносний, т. К. Абсолютний атомний вага атомів визначити неможливо. Дальтон склав першу таблицю атомних ваг на основі водневої одиниці.

Поворотний етап у розвитку хімічної атомістики був пов'язаний з ім'ям шведського хіміка Єнсен Якоба Берцеліуса, який вивчаючи склад хімічних сполук, відкрив і довів закон сталості складу. Це дозволило об'єднати атомистику Дальтона з молекулярної теорією, яка передбачала існування частинок (молекул), утворених з двох або більше атомів і здатних перебудовуватися при хімічних реакціях. Заслугою Берцелиуса є введення хімічної символіки. що дозволяє позначати не тільки елементи, але і хімічні реакції. Символ елемента позначався першою літерою його латинського або грецького назви. У випадках, коли назви двох або більше елементів починаються з однієї літери, до них додається друга буква назви. Ця хімічна символіка була визнана міжнародною і використовується в науці до теперішнього часу. Берцелиусу також належить ідея поділу всіх речовин на неорганічні і органічні.

Вивчаючи хімічні елементи, розташовані в порядку збільшення їх атомної ваги, Менделєєв звернув увагу на періодичність зміни їх валентностей. Грунтуючись на збільшенні і зменшенні валентності елементів відповідно до їх атомною вагою, Менделєєв розділив елементи на періоди. Перший період включає тільки водень, а потім слідують два періоди по сім елементів, а потім періоди, де більше семи елементів. Така форма таблиці була зручною і наочною, що зробило її визнаної світовим співтовариством вчених.

Справжнім тріумфом періодичної системи стало передбачення властивостей ще не відкритих хімічних елементів, під які в таблиці були залишені порожні клітини. Відкриття періодичного закону Д. І. Менделевий стало визначною подією в хімії, привівши її у стан стрункої систематизованої науки.

Наступним важливим етапом в розвиток хімії стало створення теорії хімічної будови органічних сполук О. М. Бутлеров, яка стверджувала, що властивості речовин залежать від порядку розташування атомів в молекулах і від їх взаємного впливу.

1. Вчення про хімічну організацію об'єктів живої і неживої природи.

2. Подання про походження всіх основних типів природних об'єктів, їх природної еволюції.

3. Залежність хімічних властивостей природних об'єктів від їх структури.

4. Закономірності природних процесів як процесів хімічного руху.

5. Знання про специфічні властивості штучно синтезованих об'єктів.