Лекции по химии. Судакова Т.В. / ЛЕК 1 исправ. исправ

ЛЕКЦИЯ № 1. Введение. Химия как раздел естествознания. Этапы развития

химии. Закон эквивалентов.

Начиная изучение любого предмета, надо спросить себя прежде всего: как переводится его название?

Слово Химия имеет несколько вариантов толкования: греческий, китайский, египетский. Последний наиболее распространенный и правдоподобный:

Khemia

Kham* , khem

Е Г И П Е Т

Khemia – египетское искусство

На первых этапах своего развития химия была религиозным занятием – это была привилегия жрецов – религиозных служителей древнего Египта (изготовление лекарственных снадобий, мумификация умерших фараонов; кроме того, египетские мастера умели выплавлять металлы и изготовлять красители для одежды).

В ІІІ в. н. э. Арабы завоевали Египет и к искусству Khemia добавили свой артикль al («аль») – так появилась al-khemia, которая впоследствии стала алхимией. А алхимия дала начало современной науке ХИМИИ.

Н аука – это деятельность по получению знаний и их систематизации.

В общей системе наук химию относят к естественным наукам, т.к. она занимается изучением явлений и объектов природы.

По мере развития человека он накапливал знания о самом себе и об окружающем его мире. И эти знания постепенно составили несколько различных наук. Появление же отдельных наук произошло в результате естественного процесса развития человечества и его культуры, а не преднамеренного действия.

В исторической последовательности иерархия наук такова:

1. первой возникла философия

2. за ней появилась математика (это связано с тем, что на первых этапах своего развития люди не умели проводить эксперимент, а только наблюдать окружающие явления и размышлять о них)

3. вслед за философией и математикой появилась физика

4. и только после физики – химия

5. и вслед за химией – биология.

Запоздалое становление химии связано с изучением человеком сначала физических явлений (как более доступных и «простых»), а потом – химических.

Итак, химия изучает химические явления. Тогда возникает вопрос: а чем физическое явление отличается от химического?

Физическое явление – такое событие, когда химические связи между элементами деформируются, но не разрываются.

Химическое явление – событие разрушения и образования химической связи.

Химические явления происходят с разрушением связи между атомами и образованием новых связей.

Поскольку все тела окружающего нас мира состоят из химических веществ, то химия – фундаментальная наука, её роль - познавать законы, управляющие и поведением и взаимодействием базисных структур природы.

И как всякая наука химия имеет свои научные методы изучения окружающего мира. Основаны эти методы главным образом на индуктивном и дедуктивном способах мышления. Наблюдая за каким-либо явлением природы и собирая факты о том или ином его аспекте, ученый-химик может подметить в них определенную закономерность, которая позволяет ему сделать некоторое обобщение. Это и есть индуктивный способ мышления, т.е. другими словами можно сказать, что это – анализ фактов. В некоторых случаях это приводит к формулировке законов. Например, около 150 лет назад предпринимались попытки установить общую взаимосвязь между химическими элементами. Сравнивая между собой свойства элементов и устанавливая их сходство и различия, ученые обнаружили, что все элементы подчиняются общим закономерностям фундаментального характера. Это привело к установлению периодического закона.

Научный закон – это обобщение, которое предполагается справедливым в отношении какого-либо явления природы. Научные законы нередко указывают путь к новым фактам. Например, периодический закон оказывает большую помощь в обнаружении новых элементов, позволяя устанавливать правильные атомные веса элементов и указывая новые направления их поиска. Применение законов к конкретным ситуациям представляет собой дедуктивный способ мышления – от общего к частному.

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ХИМИИ

1. Предалхимический – от 5000 г. до н.э. до 4-го века н.э.

В это время происходило накопление знаний, передаваемых кастами жрецов, монахов, т.е. химия была разделом религии.

2. Алхимический (al-Khemeia) – IV века н.э. до XVI века н.э.

В это время происходит поиск «философского камня», эликсира долголетия ( xerion – al-iksir), универсального растворителя. Появляется арабская алхимия – результат завоевания в VII веке Египта.

3. Период объединения химии – XVI века н.э. – XVIII века н.э.

В этот период развились разделы хиии:

ятрохимия (Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм или Теофраст Парацельс) химия соединилась с медициной [6];

Ф.А.Т.Б. фон Гогенгейм

(1493 – 1541)

(Т. Парацельс)

Титульный лист книги Р. Бойля «Химик – скептик» 1661 г.

- пневмохимия (Р. Бойль): исследование газов и открытие газообразных простых и сложных веществ

Р. Бойль

(1627 – 1691)

В 1661 году Р. Бойль [6, с. 42] выпускает научный труд «Химик – скептик», где утверждается материализм в химии.

Этот год – год рождения химии как науки.

А.Л. Лавуазье (1743 – 1794)

- теория флогистона (теплорода): не рассматривается – неэффективна;

- антифлогистонной системы (А.Л. Лавуазье): определена четкость в понятии химического элемента, утвержден закон сохранения вещества.

(О Лавуазье: ученый был налоговым инспектором «королевским откупщиком», анализируя балансовые ведомости, пришёл к формулировке закона сохранения вещества, т.е. материального баланса взаимодействия веществ в химической реакции; в 1773 создал кислородную теорию горения;

За 17 (1756 год) лет до кислородной теории горения Лавуазье в России проблемами химии занимался М.В. Ломоносов [6, с. 68].

М.В. Ломоносов (1711 – 1765)

Д. Дальтон (1766 – 1844)

А. Авогадро (1776 – 1856)

4. Период количественных законов в химии – 1800 – 1860 г.г. Основные этапы:

- атомная теория Д. Дальтона (1803 – 1805 гг.) [5, с. 166].;

- атомно – молекулярная теория А. Авогадро (1814 г.) [5, с. 184].

Закон эквивалентов Рихтера (1792 – 1802)

Закон постоянных отношений Пруста (1799 – 1806)

Закон кратных отношений Дальтона (1802 – 1806)

Закон соединения газов Гей-Люссака (1805 – 1808)

Закон пропорциональности между плотностями газов или паров и молекулярными массами Авогадро (1811)

Закон изоморфизма Митчерлиха (1818 – 1819)

Закон удельных теплоемкостей Дюлонга и Пти (1819)

Законы электричества Фарадея (1834)

Закон постоянства количества теплоты Гесса (1840)

Закон атомов Каниццаро (1858)

В это время формируется понятие «СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ» ВЗАИМОДЕСТВУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Стехиометрия (гр. ) стихия, начало, элемент, основа, (μετρεω измеряю) – понятие введенное Иеремией Веньямином Рихтером (1762 – 1807) в 1792 году для обозначения соотношения реагирующих «нацело» масс кислот и оснований. Именно изучение взаимодействия кислоты и основания привело Рихтера к понятию ЭКВИВАЛЕНТА (лат. аequivalens – равноценное, равнозначное, равносильное [8]).

Современное звучание закона: вещества взаимодействуют в количествах равных или пропорциональных их эквивалентам

m_A / m_B = М _экв.(A) / М_экв.(В).

В современном понимании эквивалент - условная частица, в целое число раз меньшая (или равная) соответствующей её формульной единицы – атома, молекулы, иона, радикала и др. [9]. В одной формульной единице вещества В может содержаться х(В) эквивалентов этого вещества. Количество х(В) зависит от реакции, в которой данное вещество участвует.

Литература:

1. А. Азимов. Краткая история химии. М.: Мир, 1983. С.13.

2. Эстетика. Словарь. Под общ. Ред. А.А. Беляева и др. М.: Политиздат, 1989. С. 118, 125.

3. Большая советская энциклопедия. М.: Сов. Энцикл., т.17, 1974. С. 323 (957).

4. Химия. Под ред. Г. Сиборга. М.: Мир, 1972. С. 8.

5. М. Джуа. История химии. М.: Мир, 1975. С.127.

6. К. Манолов. Великие химики. М.: Мир, том 1, 1986. С. 23.

7. Соловьёв. История химии в России. Изд. Наука, 1985. С. 28 – 30.

8. Cловарь иностранных слов. Под редакцией И.В. Лёхина и проф. Ф.Н. Петрова. М.: Гос.изд.ин.лит и нац.слов., 1955. 853 с.

9. Химическая энциклопедия. М.: Большая российская энциклопедия, т.5, 1998. С.405 – 406.

10. Н.Л. Глинка. Общая химия. М.: Интеграл-Пресс, 2000. С. 170, 217 – 218

11. Аналитическая химия. Под ред. О.М. Петрухина. М.: Химия, 1993. С. 188.

5