Реферат философия ИХС РАН, Вощиков. Реферат по истории и философии науки Предмет и задачи химии. Место и роль химии в системе наук. Основные ступени развития химии

• Название: Реферат по истории и философии науки Предмет и задачи химии. Место и роль химии в системе наук. Основные ступени развития химии
• Дата: 20.01.2022
• Размер: 46.94 Kb.
• Имя файла: Реферат философия ИХС РАН, Вощиков.docx
• Тип: Реферат; #337169

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Института химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук

Реферат по истории и философии науки

«Предмет и задачи химии. Место и роль химии в системе наук. Основные ступени развития химии»

Преподаватель

доктор философских наук Мангасарян В.Н.

Аспирант

Вощиков Вадим Иванович

Институт химии силикатов РАН

Санкт-Петербург

2020

Оглавление

Введение 3

1. Предмет и задачи химии. 4

2.Место и роль химии в системе наук 6

3.Основные ступени развития химии. 11

3.1. Предалхимический период: до III в. н.э. 11

3.2. Алхимический период: III – XVII вв. 12

3.3. Период становления (объединения): XVII – XVIII вв. 13

3.4. Период количественных законов (атомно-молекулярной теории): 1789 – 1860 гг. 14

3.5. Период классической химии: 1860 г. – конец XIX в. 15

3.6. Современный период: с начала XX века по настоящее время 16

Заключение 17

Список использованных источников 18

Введение

В XVIII веке связь химии и физики заметил и использовал в своей работе М. В. Ломоносов, писавший: «Химик без знания физики подобен человеку, который должен все искать на ощупь. И эти две науки так взаимосвязаны, что друг без друга совершенными быть не могут».

Еще Д.И. Менделеев обратил внимание на то, что химия, в отличие от многих других наук (например, биологии), сама создает свой предмет исследования. Как никакая другая наука, она является одновременно и наукой, и производством. Химия всегда была нужна человечеству для того чтобы получать из веществ природы все необходимые металлы и другие материалы. Поэтому все химические знания, приобретенные за многие столетия, представлены в виде теорий и законов, методик, технологий. Исходя из этого, все вышеперечисленное объединяет одну главную задачу химии: получение веществ с заданными необходимыми свойствами. Иначе говоря, чтобы решить названную задачу, химия должна решить теоретическую задачу генезиса (происхождения) свойств вещества.

Химию можно определить как науку, изучающую химическую форму движения материи, под которой понимают качественное изменение веществ: Химия изучает строение, свойства и превращения веществ.

Реферат посвящен такому предмету естественных наук как химия. В наше время химия входит в одну из основных наук, так же пересекаясь с другими науками, такими как: биология, физик и другие

Исходя из этого, реферат разделен на три основные части: предмет и задачи химии, место и роль химии в системе наук, основные ступени развития химии.

1. Предмет и задачи химии.

Химия – одна из естественных наук, которая изучают окружающий нас мир. Она изучает состав, свойства и превращения веществ, а также явления, которые сопровождают эти превращения. Одно из первых определений химии как науки дал русский ученый М.В. Ломоносов: «Химическая наука рассматривает свойства и изменения тел... состав тел... объясняет причину того, что с веществами при химических превращениях происходит» [1].

Менделеев о химии говорил, что это учение об элементах и их соединениях. Химия также связана с другими естественными науками, такими как: физикой, биологией, геологией и тд. Многие разделы современных наук возникли на стыке этих наук: физическая химия, геохимия, биохимия. В химии выделилось много самостоятельных разделов, наиболее важные из которых это неорганическая химия, органическая химия, химия полимеров. Электрохимия, коллоидная и аналитическая химия. Объектом ее изучения являются вещества. Обычно вещества подразделяют на чистые вещества и смесевые, сложные и простые. Простых веществ известно более 400, а сложных веществ, в современном мире, намного больше, сотни тысяч которые относятся к неорганической химии и миллионы органических веществ.

Три основные раздела химии: общая, неорганическая и органическая. Общая химия рассматривает основные химические понятия, закономерности, связанные с химическими превращениями. Так же общая химия включает в себя разделы из структурной химии, физической химии, электрохимии и других. Неорганическая химия изучает свойства и превращения минеральных (неорганических) веществ. Органическая химия, наоборот, изучает свойства и превращения органических веществ.

Исходя из этого, можно дать современное понятие химии. Химия — наука, изучающая состав, строение и свойства веществ, процессы их превращений и те явления, которыми сопровождаются эти превращения [2].

Краткое определение химии — это наука о веществах, их свойствах и превращениях.

После введения определения химии, можно перейти к основным задачам, которые изучает химия.

Задачи химии:

1. Получение веществ с заранее заданными свойствами (для развития новой техники необходимы материалы с особыми свойствами, которых нет в природе: сверхчистые, сверхтвердые, жаростойкие, сверхпроводящие).

2. Повышение эффективности производства и качества продукции.

3. Создание безвредных, безотходных технологий.

4. Рациональное использование энергии химических превращений (в настоящее время электрическую и механическую энергию получают в основном преобразованием химической энергии природного топлива). [3]

Каждый существующий материал состоит из материи - даже наших собственных тел. Химия участвует во всем, что мы делаем, от выращивания и приготовления пищи до уборки наших домов и тел и запуска космического челнока. Химия является одной из физических наук, которые помогают нам описывать и объяснять наш мир.

2.Место и роль химии в системе наук

Роль химии в жизни общества очень важна. Понимание природы веществ, их состава, зависимости свойств элементов от электронного строения ядра, особенности протекания органических и неорганических химических реакций — все это необходимо для изучения таких дисциплин и специальностей, как физика, биология, медицина, технология.

Чтобы полнее охарактеризовать положение химии в системе естественных наук, нужно определить то, что всегда для нее являлось «единым, общим, неизменным». Основной задачей химии во все времена было получение веществ с заданными свойствами. Осуществление превращений одних веществ в другие требует знания законов, по которым происходят такие превращения, т.е. химия должна решать теоретическую задачу генезиса свойств веществ. Кроме того, как никакая другая наука, химия является, производительной силой общества. Исходя из этого, химия решает двуединую задачу — получение веществ с заданными свойствами и выявление способов управления свойствами вещества [4].

По ходу истории химии менялось и место химии в обществе. В настоящее время химия пронизывает буквально все сферы человеческого существования. Химия затрагивает такие вещи как воздействие на генный материал, такой как ДНК. Так же нанотехнологии тоже включают в себя создание необходимых материалов и устройств на молекулярном уровне, а значит, без химии не обойтись. Ферментирование пищи, производство красителей, выплавка металлов — все эти производства также имеют непосредственное отношение к химии. Огромное значение химия имеет для успешной работы сельскохозяйственного производства, фармацевтической промышленности, обеспечения быта человека. Современная химия – это, прежде всего, совокупность квантовых представлений о веществе и его преобразовании.

Таким образом, необходимость повышения производительности труда и эффективности производства, роста темпов добычи и переработки громадного объема минеральных ресурсов, и многие другие жизненно важные проблемы, вызвали к жизни использование химической технологии, всеобщую химизацию, а затем компьютеризацию общественного производства и быта. Благодаря развитию химии, становлению различных химических технологий были достигнуты решения больших и малых проблем человечества. Успешное развитие многих отраслей человеческой деятельности, таких, как энергетика, металлургия, машиностроение, легкая и пищевая промышленность и других, во многом зависит от состояния и развития химии.

Химическая промышленность производит десятки тысяч наименований продуктов, многие из которых по технологическим и экономическим характеристикам успешно конкурируют с традиционными материалами, а часть – является уникальной по своим параметрам. Химия дает материалы с заранее заданными свойствами, в том числе и такими, которые не встречаются в природе. Подобные материалы позволяют проводить технологические процессы с большими скоростями, температурами, давлениями, в условиях агрессивных сред. Для промышленности химия поставляет такие продукты, как кислоты и щелочи, краски, синтетические волокна и т.п. Для сельского хозяйства химическая промышленность выпускает минеральные удобрения, средства защиты от вредителей, химические добавки и консерванты к кормам для животных. Для домашнего хозяйства и быта химия поставляет моющие средства, краски, аэрозоли и др. продукты [5].

Химия не только обеспечивает производство многих необходимых продуктов, материалов, лекарств, но и во многих отраслях промышленности широко используются химические методы обработки, например, беление, печатание в текстильной промышленности; обезжиривание, травление, кислородное дутье в металлургии; консервация, синтезирование витаминов и аминокислот в пищевой и фармацевтической промышленности и т.д. Внедрение химических методов ведёт к интенсификации технологических процессов, увеличению выхода полезного вещества, снижению отходов, повышению качества.

Химизация, как процесс внедрения химических методов в общественное производство и быт, позволила человеку решить многие технические, социальные и, самое главное, экономические проблемы. Химия прямо или косвенно затронула практически все компоненты окружающей среды: сушу, атмосферу, воду Мирового океана – внедрилась в природные круговороты веществ. В результате этого нарушилось сложившееся в течение миллионов лет равновесие природных процессов на планете, химизация стала заметно отражаться на здоровье самого человека. Из-за химизации за последние 30-40 лет пострадали сотни миллионов жителей планеты. В связи с этим возникла самостоятельная ветвь экологической науки – химическая экология.

Так же помимо полезных свойств химии есть и отрицательные свойства, например загрязнение. Основными источниками, загрязняющими окружающую среду, кроме собственно химической промышленности, являются металлургия, автомобильный транспорт, тепловые электростанции. Они дают большой объем газообразных отходов, загрязняют водоемы рек и озер сточными водами, используемыми в технологических целях. Газообразные отходы содержат оксиды углерода, серы, азота, соединения свинца, ртути, сероводород и другие вредные вещества. В связи со сжиганием топлива в больших объемах возникла проблема снижения концентрации кислорода и озона в атмосфере, получившая название «кислородного голодания».

К твердым отходам относятся отходы горнодобывающей промышленности, строительный и бытовой мусор. Сточные воды содержат многие неорганические соединения: ионы ртути, цинка, кадмия, меди, никеля и т.д. Часть вод Мирового океана загрязнена нефтью и нефтепродуктами. Значительный ущерб водоемам вследствие вымывания удобрений из почвы наносят загрязнения, связанные с сельскохозяйственным производством; вредные вещества из воздуха и воды попадают в почву, в которой накапливаются тяжелые металлы, радиоактивные элементы.

В организм человека вредные вещества попадают через воздух, воду и пищу. Таким образом, человечество, пройдя ряд этапов развития, в начале XXI века оказалось в условиях, когда в очередной раз встал вопрос о его выживании. Угроза экологической катастрофы требует решительного пересмотра отношений современной «химической» цивилизации и природы в сторону оптимизаций этих отношений. Задача заключается в том, чтобы через новые технологии гармонизировать отношения «общество – природа» таким образом, чтобы компенсаторных возможностей окружающей среды было достаточно для нейтрализации антропогенных воздействий на нее.

Новые технологии по своим параметрам должны приближаться к природным процессам, отличаться от промышленных своей безотходностью или малоотходностью. В настоящее время наметились следующие пути решения сложных экологических проблем: комплексная переработка сырья; пересмотр традиционных процессов и схем получения известных продуктов; внедрение бессточных и замкнутых схем водопотребления; очистка выбрасываемых газов; использование промышленных комплексов с замкнутой структурой материальных и энергетических потоков. Проблема выживания человека в настоящее время оказалась усложненной проблемами геополитического, социального и чисто технического характера. Решение последних затруднено ввиду потребительского характера сложившейся цивилизации и эгоцентризма индустриально развитых стран. Однако, опираясь на идеи В.И. Вернадского о перерастании биосферы в ноосферу, можно говорить о неслучайности появления человека на Земле, о его предназначении в кризисной ситуации сыграть роль спасителя природы.

Экологические проблемы порождены не только экономикой и техникой, но и нравственным состоянием человека. Вопрос состоит не только в том, чтобы остановить процесс разрушения природы техническими средствами. Вопрос состоит в том, чтобы в корне изменить потребительское отношение человека к окружающему миру. Из сказанного вытекает, что место и роль химии в современной цивилизации должны рассматриваться системно, т.е. во всем многообразии отношений, существующих между обществом и природной средой в рамках критерия экологической безопасности. При этом неизбежно рассмотрение химии как активного элемента сложной системы «общество –природа», представляющего собой, в свою очередь, открытую систему со своей структурой и взаимообменом между веществом, энергией и информацией.

Завершая раздел о месте химии в системе естественных наук, следует

отметить, что в природе существует иерархия в организации материи и соответствующих форм ее движения (в порядке их усложнения): элементарные частицы – атом – молекула – макромолекула – молекулярные комплексы – органеллы клетки – живая клетка.

В наших знаниях эта иерархия отражена в соответствующих науках таким образом, что более сложные явления и процессы описываются на основе более простых: физика – химия – биология.

3.Основные ступени развития химии.

При изучении истории науки следует, что всякий исторический очерк имеет своей целью представить события в виде некоей неразрывной цепи, ведущей от одного открытия к другому, от одной теории к другой.

Истории химии посвящено огромное количество учебников и учебных пособий, и "Краткий очерк истории химии" никоим образом не призван заменить их [6,7].

История химии изучает и описывает сложный процесс накопления специфических знаний, относящихся к изучению свойств и превращений веществ. Историю химии можно рассматривать как пограничную область знания, которая связывает явления и процессы, относящиеся к развитию химии, с историей человеческого общества. При изучении истории развития химии возможны два взаимно дополняющих подхода: хронологический и содержательный.

При хронологическом подходе историю химии принято подразделять на несколько периодов. При этом на поздних этапах развития науки (с начала XIX века) неизбежны отступления от хронологического порядка изложения, поскольку приходится отдельно рассматривать развитие каждого из основных разделов науки.

Как правило, большинство историков химии выделяют следующие основные этапы её развития:

3.1. Предалхимический период: до III в. н.э.

В этом периоде теоретический и практический аспекты знаний о веществе развивались относительно независимо друг от друга. Происхождение свойств вещества рассматривала античная натурфилософия, практические операции с веществом являлись преимущественно ремесленной химии. Согласно этим концепциям все вещества образованы сочетанием четырех первоначал: земли, воды, воздуха и огня. Практически одновременно с учением об элементах-стихиях в Греции возник и атомизм, основателями которого стали Левкипп и Демокрит.

3.2. Алхимический период: III – XVII вв.

Алхимический период, разделяется на три подпериода – александрийскую (греко-египетскую), арабскую и европейскую алхимию. Данный период – это время поисков философского камня, считавшегося необходимым для осуществления трансмутации металлов. В этом периоде происходило зарождение экспериментальной химии и накопление запаса знаний о веществе; алхимическая теория, основанная на античных философских представлениях об элементах, была тесно связана с астрологией и мистикой. Наряду с химико-техническим "златоделием" алхимический период примечателен также и созданием уникальной системы мистической философии.

1.1. Александрийская алхимия. В Александрии произошло соединение теорий Платона и Аристотеля и практических знаний о веществах, их свойствах и превращениях. Само слово «химия» считается происходящим от древнего названия Египита –Кеме или Хем. Основными объектами изучения греко-египетской алхимии являлись металлы. В этот период сформировалась традиционная металлопланетная символика алхимии. Каждый известный на тот момент металлы сопоставлялись с известными, тогда, планетами [8].

К числу практических достижений греко-египетских алхимиков следует отнести открытие явление амальгамирования металлов. Так же Александрийскими учеными был усовершенствован способ извлечения золота и серебра из руд.

1.2. Арабская алхимия. К арабской алхимии так же применялось учение Аристотеля. Развитие алхимической практики потребовало создание новой теории, основанной на химических свойствах веществ [9].

Арабская алхимия, в отличии от александрийской, была достаточно рациональна: мистические элементы представляли собой скорее дань традиции. Так же во время арабской алхимии, был разработан понятийный аппарат, лабораторная техника и методика эксперемента. Основная заслуга арабских алхимиков это создание рациональной формации. Развившей традиции античной медицины.

1.3.Европейская алхимия. Работы арабских алхимиков были переведены на латынь и на другие европейские языки. Среди крупнейших алхимиков европейского этапа можно отметить Альберта Великого, Роджера Бэкона, Арнальдо де Вилланову, Раймунда Луллия, Василия Валентина. Р. Бэкон определил алхимию следующим образом: «Алхимия есть наука о том, как приготовить некий состав, или эликсир, который, если его прибавить к металлам неблагородным, превратит их в совершенные металлы» [10].

Характерной чертой европейской алхимии стало ее двусмысленное положение в обществе. Церковные и советские власти неоднократно запрещали занятия алхимией, но в то же время алхимия процветала в монастырях и при королевских дворах. Появление огнестрельного оружия стало стимулом для развития алхимии и переплетение ремесленной химией.

Итоги алхимического периода: главным результатом алхимического периода в целом, помимо накопления значительного запаса знаний о веществе, явилось зарождение эмпирического подхода к изучению свойств вещества.

Были накоплены навыки экспериментальной работы и наблюдений, в частности, разработаны и усовершенствованы конструкции лабораторных приборов, методы получения и очистки веществ.

Создание рациональной фармации, развившей традиции античной медицины.

3.3. Период становления (объединения): XVII – XVIII вв.

В период становления химии как науки произошла её полная рационализация. Химия освободилась от натурфилософских и алхимических взглядов на элементы как на носители определённых качеств. Наряду с расширением практических знаний о веществе начал вырабатываться единый взгляд на химические процессы и в полной мере использоваться экспериментальный метод. Завершившая этот период химическая революция окончательно придала химии вид самостоятельной (хотя и тесно связанной с другими отраслями естествознания) науки, занимающейся экспериментальным изучением состава тел. Одним из следствий этой научной революции явилось создание новой химии, основоположником которой традиционно считается Р. Бойль. Главной задачей химии Бойль считал изучение состава веществ и зависимости свойств вещества от его состава [11].

Теория флогистона была предложена в первой половине XVIII в. Немецким химиком Г.Э.Шталем. Она объясняла горючесть тел наличием в них некоего материального начала горючести — флогистона, и рассматривала горение как разложение.

Процесс превращения химии в науку завершился открытиями А. Л. Лавуазье. С создания им кислородной теории горения (1777 год) начался переломный этап в развитии химии.

Он привёл первый в истории новой химии список химических элементов, сформулировал закон сохранения массы и энергии, создал рациональную классификацию химических соединений, основанную, во-первых, на различии в элементном составе соединений и, во-вторых, на характере их свойств.

3.4. Период количественных законов (атомно-молекулярной теории): 1789 – 1860 гг.

Период количественных законов, ознаменовавшийся открытием главных количественных закономерностей химии – стехиометрических законов, и формированием атомно-молекулярной теории, окончательно завершил превращение химии в точную науку, основанную не только на наблюдении, но и на измерении. В этот период были открыты ряд новых количественных закономерностей – стехиометрические законы.

Закон эквивалентов (И. В. Рихтер, 1791—1798);

Закон постоянства состава (Ж. Л. Пруст, 1799—1806);

Закон кратных отношений (Дж. Дальтон, 1803);

Закон объёмных отношений, или закон соединения газов (Ж. Л. Гей-Люссак, 1808);

Закон Авогадро (А. Авогадро, 1811);

Законы электролиза (М. Фарадей, 1830-е гг.);

Закон постоянства количества теплоты (Г. Гесс, 1840);

Закон атомов (С. Канниццаро, 1858).

3.5. Период классической химии: 1860 г. – конец XIX в.

Период классической химии характеризуется стремительным развитием науки: были созданы периодическая система элементов, теория валентности и химического строения молекул, стереохимия, химическая термодинамика и химическая кинетика; блестящих успехов достигли прикладная неорганическая химия и органический синтез. В связи с ростом объёма знаний о веществе и его свойствах началась дифференциация химии – выделение её отдельных ветвей, приобретающих черты самостоятельных наук.

Одной из важнейших задач химии второй половины XIX века стала систематизация химических элементов. Создание Периодической системы стало результатом длительного эволюционного процесса. На протяжении почти всего XIX века структурные представления оказались востребованы, прежде всего, в органической химии. В середине XIX века начала стремительно развиваться пограничная область науки — физическая химия. Важным достижением физической химии стало создание учения о растворах [12].

В 1869 году Д. И. Менделеев опубликовал первый вариант своей Периодической таблицы и сформулировал Периодический закон химических элементов. Менделеев не просто констатировал наличие взаимосвязи между атомными весами и свойствами элементов, но взял на себя смелость предсказать свойства нескольких неоткрытых ещё элементов. После того, как предсказания Менделеева блестяще подтвердились.

В этот период окончательно формируется атомно-молекулярная теория и учение о химических элементах, классические разделы химии, создаётся периодический закон, возникают две новых концептуальных системы химии – структурная химия и учение о химическом процессе.

3.6. Современный период: с начала XX века по настоящее время

В начале ХХ века произошла революция в физике: на смену системе знаний о материи, основанной на механике Ньютона, пришли квантовая теория и теория относительности. Установление делимости атома и создание квантовой механики вложили новое содержание в основные понятия химии. Успехи физики в начале XX века позволили понять причины периодичности свойств элементов и их соединений, объяснить природу валентных сил и создать теории химической связи между атомами. Появление принципиально новых физических методов исследования предоставило химикам невиданные ранее возможности для изучения состава, структуры и реакционной способности вещества. Всё это в совокупности обусловило в числе прочих достижений и блестящие успехи биологической химии второй половины XX века – установление строения белков и ДНК, познание механизмов функционирования клеток живого организма.

Закономерным следствием совершенствования химической теории в XX веке стали новые успехи практической химии — каталитический синтез аммиака, получение синтетических антибиотиков, полимерных материалов и т.п. Успехи химиков в деле получения вещества с желаемыми свойствами в числе прочих достижений прикладной науки к концу XX столетия привели к коренным преобразованиям в жизни человечества.

Заключение

Химия одна из важнейших наук современности, и находится далеко не на последнем месте. Она является важнейшей областью современного естествознания. В природе и в искусственных условиях всегда приходится наблюдать взаимосвязь между всеми естественными науками. Объем химических знаний стал настолько велик, что сейчас краткое описание истории химии составляет трудоемкий процесс.

Зарождение химии связано с развитием химических процессов и ремесел, таких как выплавка металла, пивоварение, дубление кож и крашение, которые давали практические сведения о поведении веществ.

К середине 30х г. XX века химическая теория приобретает вполне современный вид. Основные концепции химии в дальнейшем стала стремительно развиваться, но изменений в теории больше не происходило.

Также в ХХ веке стало появление большого числа новых аналитических методов, физических и физико-химических методов.

Для современной химии также стало очень характерным более тесное взаимодействие с другими естественными науками. Биологическая и физическая химия стали важнейшими разделами химии. Именно биохимия со второй половины ХХ века занимает лидирующее положение в естествознании.

Список использованных источников

1. Электронный ресурс дата обращения (13.07.2020) https://revolution.allbest.ru/chemistry/00612219_0.html

2. Электронный ресурс дата обращения (13.07.2020) https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_colier/3184/ХИМИЯ

3. Электронный ресурс дата обращения (13.07.2020) https://pandia.ru/text/80/234/34168.php

4. Электронный ресурс дата обращения (13.07.2020) https://mosmetod.ru/files/metod/estestvoznanie/Молодому_педагогу/Лекция_Химия_в_системе_естественных_наук.pdf

5. Электронный ресурс дата обращения (13.07.2020) https://otherreferats.allbest.ru/chemistry/00077006_0.html

6. Электронный ресурс дата обращения (13.07.2020) http://www.decoder.ru/list/all/topic_102/

7.Левченков С.И. Краткий очерк истории химии, 2008 г, 145 с.

8. Джуа М. История химии. — М.: Мир, 1966. — 452 с.

9. Рабинович В. Л. Образ мира в зеркале алхимии. — М.: Энергоиздат, 1981. C. 63.

10. Цит. по: Рабинович В. Л. Указ. соч. С. 13.

11. Сабадвари Ф., Робинсон А. Указ. соч. С. 30—32.

12. Соловьев Ю. И. История химии. Развитие химии с древнейших времён до конца XIX века. — М.: Просвещение, 1983. — 368 с.