Химическое видение мира

Возникновение и развитие химии.

Общая и неорганическая химия

ЛЕКЦИИ

лектор – ст.н. сотр. Химического ф-та, к.х.н.

Загорский Вячеслав Викторович

Лекция 1. Место химии в системе естественных наук.

Химия – наука о превращениях веществ, связанных с изменением электронного окружения атомных ядер.

Давно уже замечено – химики-профессионалы отличаются широтой своих взглядов и открытым отношением ко всему происходящему вокруг. Это легко объяснить тем, что все наше современное материальное окружение – продукция промышленного химического синтеза. Но главная причина, по-моему, не только в "химии вокруг нас".

Химию можно "ненаучно" определить как то, чем занимаются люди, называющие себя химиками. Мне очень понравилась характеристика химиков, данная лауреатом Нобелевской премии 1996 г. американцем Гарольдом Крото (Университет Сассекса). Свою премию он получил совместно с Ричардом Смолли и Робертом Керлом за открытие фуллеренов в 1985 г. Фуллерены – это новая форма элементарного углерода; среди них есть, например, футболен С₆₀ с шарообразными молекулами, "сшитыми" из пяти- и шестиугольников, как футбольный мяч.

Г.Крото писал [[1]]:

"Химики, по-моему, страдают особой формой "шизофрении". В самом деле, их мышление – это причудливая смесь самых абстрактных и совсем наглядных представлений. Они знают о тонких квантово-механических закономерностях, определяющих свойства молекул, которые, в свою очередь, ответственны за все многообразие окружающего нас мира. Эта взаимосвязь микро- и макромира остается скрытой от ученых других специальностей. Кроме того, никто не сделал так много для улучшения условий жизни людей, как химики, но их заслуги в должной мере не оценены".

Настоящий химик, даже если он не занимается непосредственно синтезом, всегда "чувствует вещество". Это чувство вещества проявляется и в умении отмыть "насмерть" пригоревшую кастрюлю, и в способности найти на свалке всевозможные редкие металлы в невзрачных предметах, и в точном определении способа ремонта пластмассового изделия (сварить или склеить, а если склеить, то чем и как).

До сих пор среди профессионалов-химиков наиболее ценятся не те коллеги, которые умеют вычислить "с определенным приближением" свойства новой молекулы, а синтетики, способные "чувствовать вещество" и эту самую молекулу "сварить" изящным путем из неожиданных на первый взгляд веществ-предшественников.

Выдающийся духовный писатель и священник XIX века святитель Игнатий Кавказский (Дмитрий Александрович Брянчанинов; 1807-1867) подчеркивал важность изучения самой материальной из наук – химии [[2]]:

“Кажется, говорил нам красноречивый и умный профессор Соловьев (проф. СПб ун-та Михаил Феодорович Соловьев читал физику и химию в офицерских классах главного Инженерного училища), произнося введение в химию, мы для того и изучаем эту науку, чтоб узнать, что мы ничего не знаем и не можем ничего знать; такое необъятное поприще познаний открывает она пред взорами ума! Так приобретенные нами познания на этом поприще ничтожны! Она с осязательною ясностью доказывает и убеждает, что вещество, хотя оно, как вещество, должно иметь свои границы, не может быть постигнуто и определено человеком и по обширности своей, и по многим другим причинам. Химия следит за постепенным утончением вещества, доводит его до тонкости, едва доступной для чувств человеческих, в этом тонком состоянии вещества еще усматривает сложность и способность к разложению на составные части, более тонкие, хотя самое разложение уже невозможно. Человек не видит конца утончению вещества, так же как и увеличению чисел и меры. Он постигает, что бесконечное должно быть и невещественным; напротив того, все конечное должно по необходимости быть и вещественным. Но это – идея неопределенная; определено ее существование. Затем физика и химия вращаются в одном веществе, расширяют познания об употреблении его для временных, земных нужд человека и человеческого общества.”

Вернемся к определению:

Химия – наука о превращениях веществ, связанных с изменением электронного окружения атомных ядер.

В данном определении необходимо дополнительно уточнить термины “вещество” и “наука”.

Согласно Химической энциклопедии [[3]]:

Вещество – вид материи, которая обладает массой покоя. Состоит из элементарных частиц: электронов, протонов, нейтронов, мезонов и др. Химия изучает главным образом вещество, организованное в атомы, молекулы, ионы и радикалы. Такие вещества принято подразделять на простые и сложные (хим. соединения).

Простые вещества образованы атомами одного хим. элемента и потому являются формой его существования в свободном состоянии, напр. Сера, железо, озон, алмаз. Сложные вещества образованы разными элементами и могут иметь состав постоянный (стехиометрические соединения или дальтониды) или меняющийся в некоторых пределах (нестехиометрические соединения или бертоллиды).

Химический синтез все-таки ближе к искусству, чем к науке. Ведь это управление поведением атомов и молекул, которые человек без приборов не может видеть в принципе.

Демонстрация: “синтез”на детском конструкторе

В рамках курса общей химии мы познакомимся с наиболее общими принципами управления поведением вещества - химическими термодинамикой и кинетикой.

Согласно положениям термодинамики (учение о том, возможно ли самопроизвольное протекание данной реакции), чугунная гантеля не может существовать в земной атмосфере (DG образования Fe₃O₄ равна –1014,2 кДж/моль).

Демонстрация: чугунные опилки в газовом пламени и искристый фонтан

Учение, описывающее скорость химических процессов, называется химической кинетикой. Знание кинетики позволяет задавать скорость реакций, иногда весьма неожиданным образом.

Демонстрация: колебательное горение смеси на основе бора

Гораздо больше разногласий по сравнению с “веществом” существует в трактовке термина “наука”. Здесь вполне приложимо высказывание Рене Декарта (лат. Renatus Cartesius, 1596-1650): “Определите значение слов и вы избавите человечество от половины его заблуждений”.

Дата добавления: 2014-12-16