Химия в контексте интеллектуальной культуры. Структурные уровни организации материи в рамках современной химии. Химические системы

План лекции.

Лекция 6. Химические концепции познания мира

1. Химия в контексте интеллектуальной культуры. Структурные уровни организации материи в рамках современной химии. Химические системы.

2. Структурно-концептуальные разделы современной химии.

Исходя из структурной организации материи в вещественной форме, достаточно трудно, по мнению Л.И. Мандельштама, отделить предмет химии от физики. Однако попытки последовательно вывести предсказания химии на основе только физических законов, описывающих поведение микрочастиц, часто терпят неудачу. Это обусловлено определённым различием структурно-теоретических моделей химии и физики, хотя концепция моделирования и является общей для всего естествознания. С физической точки зрения вещества, а тем более вещества в процессах превращения – это объекты необычайной сложности, тогда как для химии они являются элементарными логическими “кирпичиками” науки.

Таким образом, химический срез естественнонаучной картины мира объективно существует, ибо превращения веществ происходят и в космосе, и в горных породах, и в океане, и в атмосфере, и в почве, и в живых организмах, не говоря уже о многочисленных химических производствах, созданных человеком. Это центральное положение химии в концепции вещества, определяющее пересечение химии не только с физикой, но и с науками о Земле и биологией, задаёт особое место химии и в контексте интеллектуальной культуры. Создание комфортных условий существования человеческой цивилизации тесно взаимосвязано как с энергетическими ресурсами и, прежде всего, с возобновляемыми источниками энергии, так с получением новых веществ, не нарушающих экологическую безопасность биосферы и существования семейства людей. Отсюда вытекает главная задача химии – получение веществ с заданными свойствами и установление способов управления свойствами веществ в процессе их превращения.

Мы дадим определение химии, опираясь на распределение моделей химии по четырём концептуально-конструктивным уровням (см. схему 41), и в дальнейшем изложении рассмотрим каждый раздел (концептуально-конструктивный уровень) химии более детально.

Схема 41. Становление четырёх концептуально-конструктивных уровней химии.

	4. Эволюционная химия
	3.Учение о химических процессах
	2.Структурная химия
1. Учение о составе

XVII в. XIX в. 1950-е годы 1970-е годы

Итак, современная химия – это наука о химических моделях вещества; химических элементах и соединениях, их составе и структуре, о химических процессах и химической эволюции природных систем.

Вполне очевидно, что мы можем рассматривать химию Вселенной как в рамках мегамира, так и в рамках макромира и микромира.

Выделение “химических кирпичиков” вещества носит в значительной степени относительный характер с опорой прежде всего на классическую химию, хотя в основных моделях современной химии мы выделяем и неклассическую электронную модель, и эволюционную модель саморазвития элементарных каталитических систем. При таком подходе можно выделить следующие уровни материи в рамках современной химии (см. схему 42).

Схема 42. Структурные уровни организации материи в рамках современной химии.

Для наглядности приведём понятийные определения химических систем (см. схему 43) в рамках концепции целостности и единства реагентов и продуктов реакции.

Схема 43. Химические системы.

v Атом – электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, состоящая из ядра (образованного протонами и нейтронами) и электронов.

v Молекула – электронейтральная наименьшая совокупность атомов, образующих определённую структуру посредством химических связей.

v Химический элемент – совокупность атомов (изотопов) с одинаковым зарядом Z ядра.

v Химическое соединение. Вещество, которое состоит из атомов в определенном отношении и объединённых определённой химической связью, является химическим соединением. Химические соединения подразделяют на неорганические – соединения всех элементов периодической системы, и органические – соединения углерода и некоторых других элементов, в которых атомы углерода соединены между собой в цепи.

v Дальтониды - вещества постоянного состава.

v Бертоллиды - вещества переменного состава.

v Мономер - вещество, молекулы которого способны реагировать между собой или с молекулами других веществ, образуя полимер.

v Полимер - вещества, молекулы (макромолекулы) которых состоят из большого числа звеньев. Полимеризация – процесс или синтез получения полимеров.

v Химическая формула. Отражает состав, (структуру) вещества в виде химического соединения. Молекулярная формула указывает число атомов химического элемента в молекуле. Структурная (графическая) формула отражает порядок соединения атомов в молекуле и число связей между атомами.

v Химическая реакция - превращение веществ, сопровождающееся изменением их состава и (или) строения. Записывается схематически с помощью формул реагентов и продуктов реакции.

v Реакционная способность элемента - это активность в химических реакциях, которая определяется количеством электронов на внешних оболочках атома.

Рассмотрим фрагментарно основные концептуально-конструктивные уровни (разделы) современной химии, в рамках которых мы более детально раскроем и структурные уровни организации материи в химии. Среди фундаментальных полей взаимодействия в химии доминирует электромагнитное взаимодействие, хотя в эволюции материи в форме вещества важную роль играли и играют все фундаментальные поля взаимодействия и, следовательно, современная физическая исследовательская программа – единая теория поля. Однако, особая роль в химии принадлежит квантовой физике.

Дата добавления: 2014-10-15