1 Наука хімія та її предмет

Хімія — це розвинута, багатогранна система наукових знань з власним предметом дослідження, своїми методами та проблемами. Менделєєв визначав фізику як науку про сили та їх перетворення, хімію — як науку про речовини та їх перетворення, а біологію — як науку про організми та їх перетворення. З розвитком наукового пізнання предмет хімії уточнюється й поглиблюється. Ю. Жданов розглядає хімію як науку про якісні зміни тіл, що відбуваються внаслідок зміни кількісного складу та будови. Якщо поєднати різні визначення хімії, можна прийти до формулювання, яке повніше розкриває механізм хімічного перетворення, хоч і не дає ще точного й вичерпного визначення хімії.

Хімія — це наука, що вивчає процеси перетворення речовин, які супроводжуються зміною складу й структури, а також взаємні переходи між цими процесами та іншими формами руху матерії.

Об'єкти й методи дослідження хімії настільки різноманітні, що окремі її розділи є, по суті, самостійними науковими дисциплінами.

Загальна хімія вивчає теоретичні уявлення та концепції, що становлять фундамент усієї системи хімічних знань.

Неорганічна хімія досліджує елементи періодичної системи та утворені ними прості й складні речовини (крім більшості сполук вуглецю).

Органічна хімія — хімія вуглеводнів та їхніх похідних.

Аналітична хімія — сукупність знань про методи якісного та кількісного визначення складу речовин.

Фізична хімія — наука, що пояснює хімічні явища й визначає їхні закономірності на основі загальних принципів фізики.

Проміжне положення хімії між фізикою та біологією підтвер­джує поява таких суміжних наук, як фізична хімія та біологічна хімія.

Хімія — наука статистична, оскільки вивчає властивості та поведінку систем, які складаються з величезної кількості частинок. Статистична сукупність має свої специфічні закони: властивості одиничного (окремих частинок) становлять властивості загального (колективу), але властивості загального відрізняються від власти­востей його складників.

Хімія — експериментальна наука, поряд з препаративними методами аналізу та синтезу (осадження, фільтрування, кристалі­зації, сублімації, перегонки тощо) вона широко використовує ме­тоди квантової механіки, термодинаміки, мікрохімічного, рентгено-структурного й фізико-хімічного аналізу, полярографію, хроматографію, спектроскопію, люмінесцентні, адсорбційні, ізо­топні та інші методи.

Разом з тим, хімія на основі відомих уже законів відкриває нові явища, правила, принципи, закони, тому є й теоретичною наукою. Недаремно Ломоносов відзначав, що "справжній хімік повинен бути і теоретиком". Отже, хімія є наукою природничою, матеріалістич­ною, статистичною, експериментальною, теоретичною та фунда­ментальною.

Розкриваючи предмет хімічної науки, акцентують увагу на видах матерії (речовини), рівнях її структури (атоми та їх агрега­ти), формах організації (елементи та їх сполуки), формах руху (хімічні реакції), типах взаємодії (електромагнітна). Енергія хі­мічної взаємодії перебуває в межах 4*10 ... 4*10² кДж. Темпера­тура хімічних реакцій порядку 10 ... 10³ К, а віддалі між реагуючими частинками порядку 10^-8 ... 10^-6 см.

Сучасна хімія, на відміну від класичної, не обмежується вив­ченням процесів на рівні взаємодії атомів та їхніх агрегатів і з використанням математичного апарату та методів квантової ме­ханіки розширює свої дослідження до з'ясування ролі електронів в утворенні хімічного зв'язку (квантова хімія).

На шляху розвитку природознавства визначилися три основних рівні у пізнанні речовини: макроскопічний, атомно-молекулярний і електронно-ядерний. Кожному з них властиві певні поняття, теорії та відповідні методи.

Поняття — це абстрактні логічні моделі, у змісті яких скон­центрована інформація для розуміння закономірностей поведінки речовини. Вони формуються під час порівняння уявлень про подібні предмети та явища. При цьому нехтують нестійкими індивідуаль­ними ознаками і виділяють істотні, загальні ознаки та закріплюють їх за терміном, що означає дане поняття. Поняття об'єднуються в системи. При вивченні хімії розглядають чотири системи — чотири найголовніших вчення:

про теплові ефекти та напрямок хімічних реакцій (хімічна термодинаміка);

про швидкість і механізм хімічних реакцій (хімічна кінетика);

про будову речовини;

про періодичну зміну властивостей елементів, їхніх сполук.

Описують, пояснюють і передбачають будь-яке хімічне явище, залучаючи усі чотири вчення.