Почему химия относится к естественным наукам. Предмет химии и ее связь с другими естественными науками. Химия как социальная система

Химия – это естественная наука. Как и другие естественные науки она изучает определенную сторону природы и природных явлений. В отличие от других естественных наук, химия уделяет пристальное внимание веществу. Веществом является, например, вода, какой-либо металл, соль, определенный белок.

Многие объекты, которые нас окружают, состоят не из одного, а из множества веществ. Например, живой организм состоит из воды, белков, жиров, углеводов и ряда других веществ. Даже однородные по внешнему виду вещества, могут представлять собой смеси различных веществ (например, растворы).

Наука химия на протяжении истории позволила не только изучить строение и свойства веществ, но и получить новые вещества, которых раньше в природе не было. Это, например, различные пластмассы, органические вещества.

Химия как и математика имеет свой формальный язык. Взаимодействия веществ здесь принято выражать через определенную запись химических реакций, а сами вещества записывать в виде формул.

Химия позволяет объяснить многие изменения в природе. Главный вопрос, на который отвечает химия, – почему одни вещества превращаются в другие?

Химия - естественная наука. Химия в окружающем мире. Краткие сведения из истории химии

Химия относится к естественным наукам. Химия - это наука о веществах, их свойствах и преобразования. Предметом химии являются химические элементы и их соединения, а также закономерности, по которым протекают химические реакции. Современная химия весьма разнообразна как по объектам, так и по методам их исследования, поэтому многие из ее разделов является самостоятельными науками. Сейчас основными разделами химии считаются неорганическая химия, органическая химия и физическая химия. Вместе с тем, значительные разделы химии возникли на границе с другими науками. Так, взаимодействие химии и физики дало, кроме физической химии, химической физике. Одним из передовых направлений химии является биохимия - наука, изучающая химические основы жизни. Почти каждое научное исследование требует использования физических методов для установления структуры вещества и математических методов для анализа результатов.

Химия играет важную роль в научно-техническом прогрессе. Она нашла применение во всех отраслях науки, техники и производства. Химия обеспечивает переработку полезных ископаемых в ценные продукты. Химия имеет значительное влияние на производительность сельскохозяйственного производства. Не менее значительна роль химии в производстве пластмасс, красок, строительных материалов, синтетических тканей, синтетических моющих средств, парфюмерно-парфюмерных средств, фармацевтических препаратов. Изучение химии помогает человеку не только повышать общую эрудицию, но и познавать себя и окружающий мир.

Термин "химия" впервые появился в трактате египетского грека Зосимуса в 400 годах нашей эры, в котором Зосимус говорит, что "химии" людей научили демоны, которые сошли на землю с небес. Название "химия" происходит от слова "Хеми" или "Хумана", которым древние египтяне называли свою страну, а также нильский чернозем.

Первыми учеными-химиками были египетские жрецы. В третьем веке до нашей эры уже были собраны и описаны значительный экспериментальный материал. В известной Александрийской библиотеке насчитывалось около семи сотен рукописных книг, хранившихся много работ по химии. Греческий философ Демокрит, который жил в пятом веке до нашей эры, впервые высказал мысль, что все тела состоят из маленьких невидимых неделимых частиц твердой материи, движущиеся. Он назвал эти частицы "атомами". С третьего века нашей эры в истории химии начался период алхимии, целью которой были поиски путей превращения неблагородных металлов в благородные (серебро и золото) с помощью философского камня. На Руси алхимия не имела широкого распространения, хотя трактаты алхимиков были известны. В начале шестого века алхимики стали применять свои знания для нужд производства и лечения. В период семнадцатом-восемнадцатом века в химических исследованиях начали использовать экспериментальные методы.

Первой теорией научной химии была теория флогистона (невесомой вещества, которое выделяется из вещества при горении веществ), предложенная Г. Шталь в восемнадцатом веке. Эта теория оказалась ошибочной, хотя и просуществовала почти век. Французский химик А. Лавуазье и русский химик М. В. Ломоносов применили точные измерения при изучении химических реакций, опровергли теорию флогистона и сформулировали закон сохранения массы. С 1789 до 1860 года продолжался период количественных химических законов (атомно-молекулярного учения). Современный этап развития химической науки, начавшийся в двадцатом веке, продолжается и до наших дней. Любые успехи практической химии настоящее основываются на достижениях фундаментальной науки.

В результате изучения данной главы студент должен: знать

• основные понятия и специфику химической картины мира;
• роль алхимии в становлении химии как науки;
• исторические этапы развития химии как науки;
• ведущие принципы учения о составе и структуре веществ;
• основные факторы протекания химических реакций и условия управления ими;
• основные принципы эволюционной химии и ее роль в объяснении биогенеза; уметь
• выявлять роль физики микромира для понимания оснований химической науки;
• проводить сравнительный анализ основных этапов развития химии;
• аргументировано показывать роль химии для объяснения структурных уровней системной организации материи;

владеть

• навыками приобретения и применения знаний для формирования химической картины мира;
• навыками использования понятийного аппарата химии для характеристики химических процессов.

Исторические этапы развития химической науки

Существует много определений химии, характеризующих ее как науку:

• о химических элементах и их соединениях;
• веществах, их составе и строении;
• процессах качественного превращения веществ;
• химических реакциях, а также о тех законах и закономерностях, которым эти реакции подчиняются.

Очевидно, каждое из них отражает лишь один из аспектов обширного химического знания, а сама химия выступает как высокоупорядоченная, постоянно развивающаяся система знаний. Приведем определение из классического учебника: «Химия - наука о превращениях веществ. Она изучает состав и строение веществ, зависимость свойств веществ от их состава и строения, условия и пути превращения одних веществ в другие» .

Химия - наука о превращениях веществ.

Важнейшая отличительная черта химии состоит в том, что она во многом самостоятельно формирует предмет исследования, создавая такие вещества, которых не было в природе. Как никакая другая наука, химия одновременно выступает и как наука, и как производство. Поскольку современная химия решает свои задачи на атомно-молекулярном уровне, она тесно связана с физикой, биологией, а также такими науками, как геология, минералогия и др. Пограничные области между этими науками изучает квантовая химия, химическая физика, физическая химия, геохимия, биохимия и др.

Более 200 лет назад великий М. В. Ломоносов выступил в публичном собрании Петербургской Академии наук. В докладе «Слово о пользе химии» читаем вещие строки: «Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие... Куда ни посмотрим, куда ни оглянемся, везде обращаются перед очами нашими успехи ее прилежания» . Свое «прилежание» химия начала распростирать еще в Египте - передовой стране Древнего мира. Такие отрасли производства, как металлургия, керамика, изготовление стекла, крашение, парфюмерия, косметика достигли там значительного развития задолго до нашей эры.

Сравним название науки химии в разных языках:

Все эти слова содержат корень «хем» или «хим », что созвучно словам древнегреческого языка: «химос» или «хюмос» означало «сок». Это название встречается в рукописях, содержащих сведения по медицине и фармации.

Существуют и иные точки зрения. По Плутарху, термин «химия» происходит от одного из древних названий Египта - Хеми («черпая земля»). В первоначальном смысле этот термин означал «египетское искусство». Химия как наука о веществах и их взаимодействиях считалась в Египте божественной наукой и находилась целиком в руках жрецов.

Одна из древнейших ветвей химии - металлургия. За 4-3 тыс. лет до н.э. начали выплавлять медь из руд, а позже изготовлять сплав меди с оловом (бронзу). Во II тысячелетии до н.э. научились получать из руд железо сыродутным процессом. За 1600 лет до н.э. начали применять для крашения тканей природную краску индиго, а несколько позже - пурпур и ализарин, а также приготовлять уксус, лекарства из растительных материалов и другие продукты, выработка которых связана с химическими процессами.

На арабском Востоке в V-VI вв. появляется термин «алхимия» путем добавления к греко-египетскому «химия» частицы «ал-». Целью алхимиков было создание «философского камня», способного все неблагородные металлы превращать в золото. В основе лежал практический заказ: золото

в Европе было необходимо для развития торговли, а известных месторождений золота было мало.

Факт из истории науки

Наиболее древними обнаруженными химическими текстами ныне считаются древнеегипетский «Папирус Эберса» (по имени нашедшего его немецкого египтолога) - сборник рецептов изготовления лекарственных средств XVI в. до н.э., а также найденный в Мемфисе «папирус Бругша» с фармацевтическими рецептами (XIV в. до н.э.).

Предпосылки к становлению химии как самостоятельной научной дисциплины формировались постепенно в течение XVII - первой половине XVIII в. Вместе с тем, несмотря на многообразие эмпирического материала, в этой науке вплоть до открытия в 1869 г. периодической системы химических элементов Д. И. Менделеевым (1834-1907) не было той обобщающей теории, с помощью которой можно было бы дать объяснение накопленному фактическому материалу.

Попытки периодизации химических знаний предпринимались еще в XIX в. По мнению немецкого ученого Г. Коппа - автора четырехтомной монографии «История химии» (1843-1847), развитие химии проходило под влиянием определенной руководящей идеи. Он выделял пять этапов:

• эпоха накопления эмпирических знаний без попыток их теоретического объяснения (с древнейших времен до IV в. н.э.);
• алхимический период (IV - начало XVI в.);
• период ятрохимии, т.е. «химии врачевания» (вторая четверть XVI - середина XVII в.);
• период создания и господства первой химической теории - теории флогистона (середина XVII - третья четверть XVIII в.);
• период количественных исследований (последняя четверть XVIII - 1840-е гг.) 1 .

Однако по современным представлениям, эта классификация относится к тем этапам, когда химическая наука еще не конституировалась как системное теоретическое знание.

Отечественные историки химии выделяют четыре концептуальных уровня, в основе которого лежит способ решения центральной проблемы химии как науки и как производства (рис. 13.1) .

Первый концептуальный уровень - учение о строении химического вещества. На этом уровне проходило исследование различных свойств и превращений веществ в зависимости от их химического состава.

Рис. 13.1.

Нетрудно увидеть аналогию этой концепции с физической концепцией атомизма. Как физики, так и химики стремились найти ту первоначальную основу, с помощью которой можно было бы объяснить свойства всех простых и сложных веществ. Сформулирована эта концепция была довольно поздно - в 1860 г., на первом Международном съезде химиков в Карлсруэ в Германии. Ученые-химики исходили из того, что все вещества состоят из молекулу а все молекулы , в свою очередь, состоят из атомов. И атомы, и молекулы находятся в непрерывном движении, при этом атомы - мельчайшие, а далее - неделимые части молекул 1 .

Значение Съезда ясно выразил Д. И. Менделеев: «Приняв различие атома и частицы (так называли молекулу - Г. О.), химики всех стран приняли начало унитарной системы; теперь было бы большой непоследовательностью, признав начало, не признать его следствий» .

Второй концептуальный уровень - исследование структуры химических веществ, выявление конкретного способа взаимодействия элементов в составе конкретных химических веществ. Было установлено, что свойства веществ зависят не только от составляющих их химических элементов, но и от взаимосвязи и взаимодействия этих элементов в ходе химической реакции. Так, алмаз и уголь обладают различными свойствами именно вследствие различия структур, хотя их химический состав сходен.

Третий концептуальный уровень химии порожден потребностями повышения производительности химических производств и исследует внутренние механизмы и внешние условия протекания химических процессов: температуру, давление, скорость протекания реакций и др.

Четвертый концептуальный уровень - уровень эволюционной химии. На этом уровне более глубоко изучается природа реагентов, участвующих в химических реакциях, специфика действия катализаторов, значительно ускоряющих скорость их протекания. Именно на этом уровне осмысливается процесс происхождения живой материи из материи косной.

• Глинка II. Л. Общая химия. 2б-е изд. Л.: Химия: Ленинградское отделение, 1987. С. 13.
• Цит. по: Колтун М. Мир химии. М.: Детская литература, 1988. С. 7.
• Менделеев Д. И. Соч. в 25 т. Л. - М.: Изд-во АП СССР, 1949. Т. 15. С. 171-172.

Тема: Химия – естественная наука. Химия в окружающем мире.

Цель : заинтересовать учащихся новым для них предметом – химией;

раскрыть роль химии в жизни человека; воспитывать у детей

ответственное отношение к природе.

Задачи: 1. рассмотреть значение слова химия, как одна из естественных

2. определить значение и взаимосвязь химии с другими

3. выяснить какое влияние имеет химия на человека и

Оборудование и материалы: «Химия в книге рекордов Гиннеса»;

Химический рынок: статьи по теме; высказывание учёных о

химии; минеральная вода; хлеб, йод; шампунь, таблетки, зубная

паста, лак и тд.

Термины и понятия: химия; вещества: простые и сложные; химический

элемент; атом, молекула.

Тип урока: изучение нового материала.

Ход урока

І. Организационный этап.

Прозвенел звонок

Начался урок. Мы пришли сюда учиться,

Не лениться, а трудиться.

Работаем старательно,

Слушаем внимательно.

Здравствуйте ребята

ІІ. Актуализация и мотивация учебной деятельности . Сегодня, вы начинаете изучение нового предмета – химия.

С некоторыми понятиями химии вы уже знакомились на уроках природоведении. Приведите примеры

(Тело, вещество, химический элемент, молекула, атом). Какие вещества вы используете дома ?(вода, сахар, соль, уксус, сода, спирт и тд.) С чем вы ассоциируете слово химия ?(Еда, одежда, вода, косметика, дом) . Нашу жизнь мы не представляем без таких средства: как зубная паста, шампунь, порошки, средства гигиены, которые поддерживают наше тело и одежду в чистоте и опрятности- Предметы, которые нас окружают состоят из веществ: простых или сложных, а они в свою очередь, из химических элементов одного или многих. Наш организм так же включает в себя почти всю таблицу Менделеева например: в состав крови входит химический элемент Ферум (Железо) , которое соединяясь с Оксигеном входят в состав гемоглобина, образуя красные кровяные тельца – эритроциты, в желудке содержится Соляная кислота, которая способствует более быстрому расщеплению пищи, наш организм состоит на 70% из воды в без которой не возможна жизнь человека.. С этим и другими веществами мы с вами будем знакомиться на протяжении всего курса химии.

Конечно в химии, как и в любой науке, кроме, занимательного, будет встречаться и трудное. Но трудно и интересно- это то, что мыслящему человеку как раз и нужно, чтобы ум наш не находился в праздности и лености, а постоянно трудился и трудился. Поэтому тема первого урока это ознакомление с химией как одной из естественных наук.

Записываем в тетрадь:

Классная работа.

Тема: Химия – естественная наука. Химия в окружающем мире.

ІІІ. Изучение нового материала.

Эпиграф:

О вы, счастливые науки!

Прилежно простирайте руки

И взор до самых дальних мест.

Пройдите землю и пучину,

И степи, и глубокий лес,

И саму высоту небес.

Везде исследуйте всечасно,

Что есть велико и прекрасно,

Чего еще не видел свет…..

В земное недро ты, Химия,

Проникла взора остротой,

И что содержит в нём Россия,

Драги сокровища открой…

М.В. Ломоносов «Благодарственная ода»

Физ минутка

К небу ручки потянули (потягиваем вверх)

Позвоночник растянули(развести в стороны)

Отдохнуть мы все успели (потрясти ручками)

И за парту снова сели.

Слово «химия» происходит от слова «хими» или «хума» с древнего Египта, как чернозём, то есть чёрное как земля, которое имеет дело с разными минералами.

В повседневной жизни вы часто встречаетесь с химическими реакциями. Например:

Опыт: 1. На хлеб, картофель капнуть капельку йода - синий цвет, что является качественной реакцией на крахмала. Вы можете проверить самостоятельно на других объектах на содержание крахмала в них.

2. Открыть бутылку с газированной водой. Происходит реакция разложения Угольной или карбонатной кислоты на углекислый газ и воду.

Н2СO3 СО2 +Н2О

3. Уксусная кислота +сода углекислый газ+ Натрий ацетат. Бабушки и мамы вам пекут пирожки. Для того что бы тесто было мягким и пушистым, в него добавляют соду гашённую уксусом.

Все эти явления объясняет химия.

Некоторые Интересные факты, связанные с химией.:

Почему мимозу стыдливую так назвали?

Растение мимоза стыдливая известно тем, что его листья складываются после чьего-нибудь прикосновения, а через некоторое время опять распрямляются. Этот механизм обусловлен тем, что специфические области на стебле растения при внешнем раздражении выделяют химические вещества, в том числе ионы калия. Они воздействуют на клетки листьев, из которых начинается отток воды. Из-за этого падает внутреннее давление в клетках, и, как следствие, черешок и лепестки на листьях сворачиваются, причём данное воздействие может передаваться по цепочке и другим листьям.

Применение зубной пасты: отчищает налёт от чая на чашке, так как в ней содержится сода, которая её отчищает.

Расследование смерти императора Наполеона .

Взятый в плен Наполеон в сопровождении своего эскорта 1815 г прибыл на остров Святой Елены, в хорошем завидным здоровьем, но 1821 г он скончался. Ему поставили диагноз рак желудка. Пряди волос умершего были острижены и розданы преданным сторонникам императора. Вот они и дошли до нашего времени. В 1961 г были опубликованы исследования волос Наполеона на содержание мышьяка. Оказалось в волосах повышенное содержание мышьяка и сурьмы, которые постепенно были подмешены в пищу., что вызвало постепенное отравление. Таким образом, химия спустя полтора столетия после смерти помогла раскрыть некоторые преступления.

Работа с учебником с. 5 найдите и выпишите определение понятия химия.

Химия- это наука о веществах и их превращениях. Как наука является точной и экспериментальной, так как сопровождается опытами, или экспериментом при этом проводят необходимые расчёты и после этого только делают выводы.

Химики изучают разнообразие веществ и их свойства; явления, которые происходят с веществами; состав веществ; строение; свойства; условия превращений; возможности использования.

Распространение веществ в природе. Рассмотрите рис 1. Какой вывод можно сделать из этого. (Вещества существуют не только на Земле, но и за пределами её.) Но все вещества состоят из химических элементов. Некоторые сведения о химических элементах и веществах занесены в книгу рекордов Гиннеса: например

Самый распространённый элемент: в литосфере- кислород (47%), в атмосфере - Азот (78 %), вне Земли- Водород (90 %), самый дорогой- Калифорний.

Наиболее ковкий металл – Золото из 1г можно вытянуть проволоку длиной 2,4 км (2 400 м), самый твёрдый – хром, самый тепло – и электропроводный - серебро. Самое дорогое вещество- интерферон: одна миллионная микрограмма чистого препарата стоит 10 долларов.

Химия тесно связана с другими естественными науками. Какие естественные науки вы можете назвать?

Рассмотрите схему 1 с. 6

Экология Сельское хозяйство Агрохимия

Физхимия

Физика Химия Биология Биохимия Медицина

Математика География Астрономия Космохимия

Фармацевтическая химия

Но кроме этого можно ещё и классифицировать саму химию:

Классификация химии

Неорганическая Органическая Аналитическая

Общая химия

Всё это будете изучать на протяжении всего школьного курса химия.

Человек должен существовать в гармонии с природой, но в то же время он сам её и уничтожает. Каждый из вас может, как беречь, так и загрязнять природу. Бумагу, полиэтилен, пластик – необходимо бросать только в специальные урны, а не разбрасывать там, где вы находитесь, так как они не разлагаются. При горении пластика и полиэтилена выделяются очень токсичные вещества, которые влияют на человека. В осеннее время при горение листьев так же образуются токсические вещества, хотя их можно складывать для процесса гниения,а затем использовать как биологические удобрения. Применение бытовой химии приводит к загрязнению воды. Поэтому сохранением природы для будущих поколений зависит от бережного отношения к ней каждого из нас, от уровня культуры, химических знаний.

ІV. Обобщение и систематизация знаний.

1. Продолжите определение:

Химия – это……………………………………………………………………..

2. Выберите правильные утверждения:

а. Химия – гуманитарная наука

б. Химия относится к естественным наука.

в. Знания химии необходимы только биологам.

г. Химические вещества распространены только на Земле.

д. Для жизни, дыхания человеку необходим углекислый газ.

е. Без кислорода не возможна жизнь на Планете.

3. Из приведённых наук, которые взаимосвязаны с химией выберите относящиеся к определениям.

Биохимия, Экология, Физическая химия, Геология, Агрохимия

1. Химические процессы происходящие в организме человека изучает наука- Биохимия.

2. Наука о защите окружающей среды называется Экология

3. Поиск полезных ископаемых – Геология

4.Превращение одних веществ в другие сопровождаются поглощением или выделением теплоты изучает наука Физическая химия

5. Изучение влияния удобрений на почву и растения занимается наука- Агрохимия.

4. Какое влияние имеет Химия на природу.

V. Подведение итогов урока.

Из изложенного материала следует, что Химия - это наука о веществах и их превращениях. В современном мире человек не представляет своей жизни без химических веществ. Не существует практически ни одной отрасли, где не нужны были бы химические знания. Влияние химии и химических веществ на человека и окружающую среду как положительные, так и отрицательные. Каждый из нас может сохранить частичку природы, такой как она есть. Берегите природу.

VІ. Домашнее задание.

2. Ответить на вопросы на с. 10 . 1- устно, 2-4 письменно.

3. Подготовить сообщения на тему: «История развития химии как науки»