Основные проблемы современной химии
1)не обеспечивал экономически приемлемого выхода продукции
2) ориентировался на активные исходные вещества, получаемые из растительного сырья
3) не располагал необходимыми возможностями для управления процессом синтеза, поэтому под влиянием возникших требований, химия была вынуждена перейти к 4-му способу решения проблемы.
Этот способ послужил основой 3-й концептуальной химии. Учени
е о химическом процессе и предмет изучения не структура молекулы, а организация кинетической системы, в которой структура молекулы представлена как частность. Появились новые способы изучения, возникло производство многоатомарных материалов, синтетический каучук из нефтегазового сырья, этиловый спирт, азотные удобрения из азота воздуха и т.д., то есть появилась технология нефтехимических производств. О результатах перестройки можно судить:
30-е гг. 100% меха, кожи, резины, волокон, спирта, моющих средств, лаков производилось из природного сырья – миллионы тонн зерна, картофеля, жиров, сырой кожи.
60-е гг. 100% технического спирта, 80% моющих средств, 90% олифы, 70% каучука, 20% кожевенных материалов изготовлялось на основе газового и нефтяного сырья.
Химия теперь уже не нуждалась в значительных количествах с/х сырья и сама в свою очередь с/х дает 100 тыс. тонн карбамида, нефтяного белка, >200 млн. тонн др. удобрений.
На возникшие требования жизни и производства химия должна была перейти на более совершенный 5-й способ решения основной проблемы, который лег в основу ΙV концептуальной системы химии – эволюционная химия.
На этом 5-м способе открываются пути использования в производстве материалов самых высокоорганизованных химических систем, которые только возможны в предбиологическом синтезе.
Процесс развития химии в форме последовательного появления и сосуществования четырех концептуальных систем обусловлен 2-я категориями внешних факторов.
1) природа – вещества как объект исследования химии.
2) Социальные факторы. В природе вещества заложена иерархия его материальных систем:
- атом элемента
- молекула вещества
- система реагирующих веществ
- высокоорганизованная каталитическая система
Эта иерархия природы – иерархия 4-х концептуальных систем химии:
- учение о составе
- структурная химия
- учение о химическом процессе
-эволюционная химия
Внутренними противоречиями, являющимися стимулами развития химии, выступают противоречия между эмпирическими и теоретическими знаниями, между теориями разной степени общности, между истиной и заблуждениями, между различными научно-исследовательскими прогами.
Закономерности Развития учения о составе. Проблема химического элемента
1-й этап – Работы Р. Бойля, теория Флагестона, работы Ломоносова и Лавуазье.
2-й этап – Учения Менделеева о периодичности.
3-й этап – Открытие новых элементов, электрона, рентгеновского излучения, радиоактивности.
4-й этап – Физическое обоснование периодичности.
5-й этап – Квантовая теория периодичности.
I этап Понятие о химическом элементе возникло в XVII веке и рождалось оно в борьбе с натурфилософскими понятиями об элементах-качествах, элементах-принципах. Два внешних фактора обусловили эту борьбу: 1) возникновение и дальнейшее развитие капиталистического производства.
2) общий подъем всего естествознания, переход его на уровень экспериментальной науки, оперирующий опытными данными.
Характеризуя этот период в истории, историки отзывались о Бойле как о теоретике, отчетливо объяснившем различия.
Как теоретик он умел обобщить и выделить рациональные идеи. Бойль пришел к выводу о зависимости сложных тел от их материального элементного состава.
Шталь развил представления о процессах горения, о кальцинации металлов, которые послужили основанием теории Флагестона.
-первая научная теория в химии.
Под Флагестоном понимали «огненную материю», содержащуюся во всех горючих телах и выделяющуюся при их горении.
Это была ошибочная теория, которая просуществовала 100 лет и дала толчок к появлению многих других теорий, которые способствовали разработке количественных методов химии. Уникальными явились труды Ломоносова, который считал, что путь к раскрытию закономерностей природы лежит через гипотезу, и решение научных задач осуществлял с позиции корпускулярной философии. Основные положения:
1) все тела в независимости от их агрегатного состояния, в том числе и флагестон, имеют конкретное строение, состоят из молекул, которые состоят из атомов.
2) Молекулы могут быть однородными или сложными (разнородными).
3) Теплота – есть некоторое состояние тела.
4) Явление перехода из одного агрегатного состояния в другое, как и растворение сопровождаются либо поглощением, либо выделением теплоты и обусловлены перемещением молекул.
5) Все химические превращения тел обусловлены изменением их элементного состава.
Развивающиеся в этот период количественные методы анализа в работах Лавуазье и Ломоносова получили теоретическое обоснование благодаря принципу сохранения материи, который ими был сформулирован как закон сохранения массы реагирующих веществ.Лавуазье. Он установил, что масса продуктов горения больше массы исходных веществ и предположил, что при горении к элементам присоединяется воздух, объем которых действительно убывал на 1/3, таким образом, доказал, что воздух – смесь газов, одним из которых является кислород.Впервые сознательно получил кислород и отнес O2, N2, H2, C2, S к элементам. Все его опыты и выводы легко воспроизводились, поэтому дали все основания отвергнуть теорию Флагестона. Таким образом, Лавуазье завершил коренное преобразование химии, начатое Р. Бойлем. Он предложил эмпирико-аналитическую концепцию элементов, отверг все суждения об атомах и молекулах, которые невозможно было проверить по результатам опыта.
II этап Параллельно эмпирико-аналитической концепции формировалась атомно-теоретическая. Этот отрезок истории делят на два периода. 1-й – до открытия периодического закона, 2-й – после.
1-й – накопление материала, послужившего предпосылкой открытия стериотического закона.
2-й – теоретическое обобщение этих законов.
1869– Менделеев применил новый принцип систематизации простых тел и сформулировал закон, который явился основой периодической системы.
1871– Менделеев сформулировал физические и химические свойства элементов, проявляющиеся в свойствах простых и сложных тел (периодическая зависимость элементов от их атомного веса). Таким образом, работа Менделеева стала фундаментом химии:
- она придала новое содержание проблеме «состав – свойства»;
- на основании закона периодичности стало возможным описывать свойства элементов;
- ознаменовала переход от неупорядоченных сведений о бесчисленном множестве соединений к четкой стройной системе знаний об определенных группах и семействах элементов.
Открытие системы элементов позволило создать соответствующую систему теоретических представлений о зависимости свойств соединений от их элементного состава.
Скачать реферат