Естествознание. 12 естествознание Маршинова 04.09.21 (1). История развития органической химии. Место химии среди естественных наук
 Скачать 31.1 Kb.
|
|
Гр.12 Естествознание часть 1. Химия (преподаватель Маршинова А.А.) 04.09.2021 Раздел 1. Органическая химия. Тема: История развития органической химии. Место химии среди естественных наук. Цель занятия: познакомиться с историей развития органической химии. Информационное обеспечение: Учебник по химии для СПО авторы О.С. Габриэлян, И.Г. Остроумов 11-е издание Москва издательский центр «Академия», 2013г. Задание: Прочитать ответить устно на вопросы. Формирование органической химии как науки. Органическая химия изучает соединения углерода – углеводороды и их производные, в состав которых могут входить почти все элементы периодической системы. По определению немецкого химика Шорлеммера: органическая химия – это химия углеводородов и их производных. Выделение органической химии в самостоятельную научную дисциплину обусловлено большим числом и многообразием соединений углерода, наличием специфических свойств, отличающих их от соединений других элементов, и наконец, их исключительным значением в жизни человека. В настоящее время известно более 10 миллионов органических соединений, в то время как соединений неорганических всего около 700 тысяч. Превращения органических соединений управляются общими законами химии, а также специфическими закономерностями, характерными только для органических соединений. Органические соединения обычно менее стойки, чем неорганические, легче окисляются (горят), подавляющее большинство из них имеет только ковалентные связи между атомами. Особое положение органической химии в системе наук обусловлено ещё и тем, что она изучает более высокоорганизованную материю, чем неорганическая химия, и тесно связана с биологией: органические вещества появились на Земле позже неорганических, они являются носителями жизнедеятельности. Но не этим определяется исключительное значение органической химии. Органические соединения составляют основу многих отраслей химической промышленности (пластических масс, синтетического каучука и резины, моторного топлива и смазочных материалов, растворителей, лаков и пигментов, красителей для волокна, медикаментов, взрывчатых веществ, текстильных, кожевенных и пищевых материалов и т.д.) и широко используются в производстве. Открытие закона сохранения материи (М.В. Ломоносов и А.Л. Лавуазье), позволило химикам определить состав молекул органических веществ и выразить его в виде эмпирических (или молекулярных) формул, отражающих число атомов различных элементов, входящих в состав молекул. Во времена Ломоносова, Лавуазье и Берцелиуса химики полагали, органические вещества образуются только в живых организмах под действием «жизненной силы». Однако эксперименты показали ошибочность подобной концепции. В 1824г Фридрих Велер получил из дициана – неорганического вещества органическое вещество – щавелевую кислоту:  Далее тот же Фридрих Велер получил из явно неорганического вещества - аммонийной соли циановой кислоты явно органическое вещество – мочевину:  Дальнейшее развитие органической химии было связано с появлением теорий типов и радикалов. На основании их можно было вывести формулы многих органических соединений. Однако они не имели предсказательной силы. Первая треть ХIХ ознаменовалась подъемом органической химии. Но при этом химики заметили, что иногда вещества, обладающие одинаковыми эмпирическими формулами, обладают различными физическими и химическими свойствами. Место химии среди естественных наук Химия — одна из естественных наук, т. е. наук, изучающих объекты и явления природы. Все естественные науки изучают природу, но с разных сторон. Так, например, одно и то же тело может изучать и химия, и физика, и астрономия. Но для химии прежде всего важен химический состав тела и преобразования, которые с ним могут происходить. Поскольку в химических реакциях ядра атомов не меняются, а происходит только перестройка электронной структуры атомов и молекул, то для химии можно предложить следующее определение: Химия — наука о преобразованиях веществ, связанных с изменением электронного окружения атомных ядер. Составными частями химических веществ являются химические частицы: атомы, молекулы и ионы. Их размеры — около 10-10-10-6 м (рис. 41.1, с. 236). Объекты больших и меньших размеров изучают другие естественные науки. Химия, изучая атомы, молекулы, химические вещества и их взаимодействия, должна в полном объеме использовать законы физики. В современной химии выделяют по крайней мере пять разделов: неорганическую, органическую, физическую, аналитическую и химию высокомолекулярных соединений. Каждый из этих разделов также разбит на самостоятельные дисциплины (схема 7). Иногда также выделяют общую химию, предмет изучения которой тесно связан с неорганической химией: химические элементы, образованные ими простейшие неорганические соединения и общие физические и химические законы. Однако четких границ между отдельными разделами не существует. Для современной химии характерна интеграция с другими науками, благодаря этому возникают новые ее разделы. Взаимосвязь химии и физики. Особенно интенсивно развиваются взаимосвязи между химией и физикой. На разных этапах своего развития физика была для химии источником различных теоретических концепций, оказывая значительное влияние на ее развитие. Чем сложнее становились химические эксперименты, тем больше аппаратуры и физических методов исследований они требовали. Для измерения тепловых эффектов реакций, проведения спектрального и структурного анализа, изучения изотопов и радиоактивных химических элементов, кристаллических решеток веществ, молекулярных структур необходимы сложные физические приборы — спектроскопы, масс-спектрографы, электронные микроскопы и др. Современная физика способствовала изучению природы химической связи, особенностей химического строения молекул органических и неорганических соединений. На границе физики и химии возник новый раздел химии — физическая химия. Предметом ее изучения являются строение и свойства молекул химических соединений, влияние различных факторов на условия протекания химических реакций. Физическая химия сегодня является общетеоретическим фундаментом всей химической науки. Ее теории имеют большое значение для развития неорганической и, особенно, органической химии. В первой половине XX века сформировался новый раздел физики — квантовая механика, электронная теория атомов и молекул, который позже стали называть химической физикой. Она изучает взаимосвязь и взаимные превращения химической и субатомной форм энергии. Взаимосвязь химии и биологии Взаимосвязи химии с биологией способствовало становление органической химии. Развитие науки дало возможность детально исследовать строение и состав живой клетки, химические процессы в живых организмах, позволило выявить взаимосвязь между биологическими функциями организма и химическими реакциями. Такие свойства живого, как рост, размножение, подвижность, способность реагировать на изменения внешней среды, связаны с определенными комплексами химических превращений в клетках. Значение химии в биологических исследованиях чрезвычайно велико. Именно благодаря химии была раскрыта роль хлорофилла как химической основы фотосинтеза, гемоглобина как основы процесса дыхания. Была выяснена химическая природа передачи нервного возбуждения, определена структура нуклеиновых кислот и др. Оказалось, что все функции и процессы, происходящие в живом организме, можно изложить языком химии в виде конкретных химических реакций. На границе биологии, химии и физики возникли следующие науки: биохимия — наука об обмене веществ и химических процессах в живых организмах; биоорганическая химия — наука о строении, функциях и способах синтеза соединений, из которых состоят живые организмы; физико-химическая биология — наука о функционировании сложных систем передачи информации и регулировании биологических процессов на молекулярном уровне, а еще биофизика, биофизическая химия и радиационная биология. Все естественные науки изучают природу, но каждая со своей стороны. Только объединение всех знаний воедино создает целостную картину мира. Ответить устно на вопросы: Приведите известные вам определения науки химии. Что является предметом изучения химии? По какому принципу классифицируют современные науки? Какие науки относятся к естественным? Что, по вашему мнению, изучают биохимия, космохимия, геохимия, агрохимия, кристаллохимия и аналитическая химия? Каковы основные задачи химии? Назовите, что является объектом изучения: а) астрономии; б) биологии; в) географии; г) физики. В чем проявляется связь между предметами изучения этих наук и тем, что изучает химия? В чем заключается взаимосвязь химии с другими естественными науками? |