165468 (Химия сегодня)

На тему:

«Химия сегодня»

Выполнил:

ученик 11 класса Г

средней школы №64

Бужин Юрий

mailto:admin@lamer.kazan.ru

ICQ number : 257333541

Казань 2003 г.

Содержание.

1. Введение.

1. «Химия сегодня».

1. Зарождение современной химии.

1. Введение.

2. Теория флогистона и система Лавуазье.

3. Периодический закон.

4. Заключение.

1. Особенности современной химии.

1. Заключение.

1. Список использованной литературы.

Введение.

Химия  наука о веществах, изучающая их состав, строение, свойства, а также превращения веществ, на сопровождающиеся изменением состава атомных ядер.

Химия сегодня.

"Широко простирает химия руки свои в дела человеческие", - эта крылатая фраза Михаила Ломоносова в настоящее время особенно актуальна. Химия сегодня - это продукты и лекарства, горючее и одежда, удобрения и краски, анализ и синтез, организация производства и контроль качества его продукции, подготовка питьевой воды и обезвреживание стоков, экологический мониторинг и создание безопасной среды обитания человека. "Овладеть таким объемом знаний невозможно!" - воскликнет пессимист. "Ничего невозможного нет для человека, увлеченного своим делом,"-отвечаем мы. И если вы решили связать свою судьбу с химией, мы ждем вас на нашем факультете. Здесь вы получите фундаментальное университетское образование, которое позволит вам не только легко адаптироваться на любом рабочем месте, но и стать профессионалом своего дела.

Наряду с традиционными областями приложения сил специалистов-химиков все большее значение в жизни общества приобретает химическая экспертиза. Действительно, в настоящее время заметно возросло количество и многообразие объектов экспертизы: вода, воздух, почва, продукты питания и промышленные товары, лекарственные препараты и отходы различных предприятий, а также многое другое. Установление вида товара, факта и способа его фальсификации, контроль чистоты окружающей среды, криминалистическая экспертиза- вот далеко не полный перечень того, что должен уметь химик- эксперт. Результаты, получаемые специалистами-экспертами, являются мощным источником поисковой, диагностической и доказательной информации, что способствует установлению объективной истины при расследовании чрезвычайных происшествий, осуществлении экоаналитического, санитарно-эпидемиологического и таможенного контроля. Специалисты такого профиля необходимы органам внутренних дел и ФСБ, Минюсту, Минздраву, МЧС, таможенной службе, ведомствам с природоохранными функциями. Между тем специалистов такой направленности у нас в стране практически не готовят. Поэтому химический факультет нашего университета начинает подготовку специалистов в области химической экспертизы.

Каждый год на нашем факультете начинают студенческую жизнь 50 первокурсников, а всего на факультете учатся около 250 студентов. На младших курсах студенты изучают, помимо химических дисциплин, высшую математику, информатику, физику, социально-экономические дисциплины, иностранный язык.

После 3 курса студенты по собственному желанию выбирают кафедру, где получат соответствующую специализацию. На факультете имеются три кафедры. Кафедра аналитической химии и химии нефти, сокращенно АХН, (зав.кафедрой - профессор В.И.Вершинин ) занимается проблемами охраны окружающей среды, помогает некоторым предприятиям нефтехимического комплекса решать производственные проблемы. Именно кафедра АХН, единственная в городе, начинает подготовку химиков в области химической экспертизы. На кафедре имеется аспирантура по специальностям "аналитическая химия" и "методика преподавания химии".

Кафедру неорганической химии возглавляет профессор В.Ф.Борбат. Здесь вас познакомят с проблемами защиты металлов от коррозии, очистки стоков от тяжелых металлов, научат различным электрохимическим методам анализа и еще многому другому. В итоге вы получите специализацию "электрохимия". Кроме того, кафедра начинает подготовку специалистов в области экологии и охраны окружающей среды, что так актуально для нашего города. Студенты, проявившие склонность к научной работе, могут продолжить ее на кафедре, поступив в аспирантуру по специальностям "физическая химия" и "электрохимия".

На кафедре органической химии, возглавляемой профессором Р.С. Сагитуллиным, ведут синтез новых органических соединений, занимаются разработкой принципиально новых способов получения лекарственных препаратов, красителей, антиокислителей и т.п. Студенты на этой кафедре получают специализацию "органическая химия". И так же, как на двух других кафедрах, здесь имеется аспирантура по специальности "органическая химия".

Кроме вышеперечисленных специализаций, студенты по желанию могут получить еще одну, дополнительную специализацию - "методика преподавания химии". Эта специализация будет особенно полезна тем студентам, которые по окончании университета решат заняться преподавательской работой в школах, техникумах, вузах.

Теоретические знания, полученные студентами на лекциях, закрепляются в учебных лабораториях. Факультет обладает достаточно большими учебными площадями, неплохим парком современных приборов, имеет свой компьютерный класс. Финалом обучения на факультете является дипломная работа.

Универсальность подготовки наших специалистов позволяет им быстро осваиваться на любом рабочем месте. Вы встретите выпускников химфака на промышленных предприятиях города, в лабораториях сертификации, СЭС, контроля окружающей среды, в вузах, техникумах, школах.

Мы надеемся встретить вас в числе абитуриентов нашего факультета. А если для вас еще не наступило время "Х", или вы еще не определились с выбором профессии, приходите к нам в Химическую школу, которая действует на базе факультета для учащихся 10-11-х классов. Здесь под руководством опытных преподавателей вы получите реальную возможность расширить и углубить свои знания по химии, познакомиться с основами анализа и синтеза, выполнить научную работу на современном оборудовании.

Современные экономические условия таковы, что предприятия, для того чтобы выдержать конкуренцию, должны постоянно совершенствовать свои технологии и формы контроля качества продукции, а для этого им просто необходимы высококвалифицированные специалисты-химики. При этом предприятие не должно загрязнять окружающую среду, ведь в противном случае придется платить огромные штрафы, поэтому лучше уж иметь в штате хороших химиков-аналитиков, которые бы следили за содержанием вредных веществ и контролировали их выбросы. Так что спрос на специалистов с университетским химическим образованием будет всегда. И постепенно станет в нашем городе и воздух чище, и вода светлее, и хлеб вкуснее.

Зарождение современной химии.

Представления древнегреческих натурфилософов оставались ос-новными идейными истоками естествознания вплоть до XVIII в. До начала эпохи Возрождения в науке господствовали представления Аристотеля. В дальнейшем стало расти влияние атомистических взглядов, впервые высказанных Левкиппом и Демокритом. Алхимические работы опирались преимущественно на натурфилософские взгляды Платона и Аристотеля. Большинство экс-периментаторов того периода были откровенными шарлатанами, кото-рые пытались с помощью примитивных химических реакций полу-чить или золото, или философский камень - вещество дающее бес-смертие. Однако были и настоящие ученые, которые пытались систе-матизировать знания. Среди них Авиценна, Парацельс, Роджер Бэкон др. Некоторые химики считают, что алхимия - это зря потерянное время. Однако это не так: в процессе поиска золота было открыто множество химических соединений и изучены их свойства. Благодаря этим знаниям в конце XVII века была создана первая серьезная химическая теория - теория флогистона.

Теория флогистона и система Лавуазье

Творец теории флогистона - Георг Шталь. Он считал, что фло-гистон содержится во всех горючих и способных к окислению вещест-вах. Горение или окисление рассматривалось им как процесс, при котором тело теряет флогистон. Воздух играет при этом особо важ-ную роль. Он необходим для окисления, чтобы “вбирать” в себя фло-гистон. Из воздуха флогистон попадает в листья растений и в их древесину, из которых при восстановлении он вновь освобожда-ется и возвращается телу. Так впервые была сформулирована теория, описывающая процессы горения. Ее особенности и новизна состояли в том, что одновременно рассматривались во взаимосвязи процессы окисле-ния и восстановления. Теория флогистона развивала идеи Бехера и атомистические представления. Она позволяла объяснить протека-ние различных процессов в ремесленной химии и, в первую очередь, в металлургии и оказала громадное влияние на развитие химических ремесел и совершенствование методов "экспериментального искус-ства" в химии. Теория флогистона способствовала и развитию учения об эле-ментах. Приверженцы теории флогистона называли элементами ок-сиды металлов, рассматривая их как металлы, лишенные флогистона. Металлы же, напротив, считали соединениями элементов (оксидов металлов) с флогистоном. Потребовалось лишь поставить все положения этой теории “с головы на ноги”. Что и было сделано в дальнейшем. Для объяснения того, что масса оксидов больше чем масса металлов, Шталь предположил (а, вернее утвер-ждал), что флогистон имеет отрицательный вес, т.е. флогистон соеди-нившись с элементом “тянет” его вверх. Несмотря на одностороннюю, лишь качественную характеристику процессов, происходящих при горении, теория фло-гистона имела громадное значение для объяснения и систематизации именно этих превращений. На неверность флоги-стонной теории указывал Михаил Иванович Ломоносов. Однако экспериментально доказать это смог Антуан Лоран Лавуазье. Лаву-азье заметил, что при горении фосфора и серы же, как и при прокаливании металлов, происходит увеличение веса вещества. Казалось бы естественным сделать: увеличение веса сжигаемого вещества происходит при всех процессах горения. Однако этот вывод настолько противоречил поло-жениям теории флогистона, что нужна была недюжинная смелость, чтобы высказать его хотя бы в виде гипотезы. Лавуазье ре-шил проверить высказанные ранее Бойлем, Реем, Мэйоу и Ломоносовым гипотезы о роли воздуха в процессах горе-ния. Он интересовался тем, увеличивается ли количество воздуха, если в нем происходит восстановление окисленного тела и выделе-ние благодаря этому дополнительного воздуха. Лавуазье удалось доказать, что действительно количество воздуха при этом возрастает. Это открытие Лавуазье назвал самым интересным со времени работ Шталя. Поэтому в ноябре 1772 г. Он направил в Парижскую Академию наук специальное сообщение о по-лученных им результатах. На следующем этапе исследований Лавуазье полагал выяс-нить, какова природа “воздуха”, соединяющегося с горючими телами при их окислении. Однако все попытки установить природу этого “воздуха” в 1772-1773 гг. Окончились безрезультатно. Дело в том, что Лавуазье, так же как и Шталь, восста-навливал “металлические извести” путем непосредственного контакта с “углеобразной материей” и тоже полу-чал при этом диоксид углерода, состав которого он не мог тогда уста-новить. Как считал Лавуазье, “уголь сыграл с ним злую шутку”. Од-нако Лавуазье, как и многим другим химикам, не приходила мысль, что восстановление оксидов металлов можно осуществить нагрева-нием с помощью зажигательного стекла. Но вот осенью 1774 г. Джозеф Пристли сообщил, что при восстановлении окиси ртути с помощью зажигательного стекла образуется новый вид воздуха - “дефлогистированный воздух”. Незадолго до этого кислород был открыт Шееле, но сообщение об этом было опубликовано с большим запозданием. Шееле и Пристли объясняли наблюдаемое ими явление выделения кислорода с позиций флогистонной теории. Только Лаву-азье смог использовать открытие кислорода в качестве главного ар-гумента против теории флогистона. Весной 1775 г. Лавуазье воспроизвел опыт Пристли. Он хотел получить кислород и проверить, был ли кислород тем компонентом воздуха, благодаря которому происходило горение или окисление металлов. Лавуазье удалось не только выделить кислород, но и вновь получить оксид ртути. Одновременно Лавуазье опреде-лял весовые отношения вступающих в эту реакцию веществ. Ученому удалось доказать, что отношения количества веществ, участвующих в реакциях окисления и восстановления, остаются неизменными. Работы Лавуазье произвели в химии, пожалуй, такую же революцию, как два с половиной века до открытия Коперника в астрономии. Вещества, которые раньше считались элементами, как показал Лавуазье, оказались соединениями, состоящими в свою оче-редь из сложных “элементов”. Открытия и воззрения Лавуазье ока-зали громадное влияние не только на развитие химической теории, но и на всю систему химических знаний. Они так преобразовали саму основу химических знаний и языка, что следую-щие поколения химиков, по существу, не могли понять даже терми-нологию, которой пользовались до Лавуазье. На этом основании впо-следствии стали считать, что о “подлинной” химии нельзя говорить до открытий Лавуазье. Преемственность химических исследований при этом была забыта. Только историки химии начали вновь воссозда-вать действительно существовавшие закономерности развития химии. При этом было выяснено, что “химическая революция” Лавуазье была бы невозможна без существования до него определенного уровня химических знаний.

Развитие химических знаний Лавуазье увенчал созданием новой системы, в которую вошли важнейшие достижения химии прошлых веков. Эта система, правда, в значительно расширенном и ис-правленном виде, стала основой научной химии. В 80-х гг. XVIII в. Новая система Лавуазье получила признание у ведущих естествоиспытателей Франции - К.Бертолле, А. Де Фур-круа и Л.Гитона де Морво. Они поддержали новаторские идеи Лавуа-зье и совместно с ним разработали новую химическую номенклатуру и терминологию. В 1789 г. Лавуазье изложил основы разработанной им системы знаний в учебнике “Начальный курс химии, представлен-ный в новом виде на основе новейших открытий”. Лавуазье разделял элементы на металлы и неметаллы, а соеди-нения на двойные и тройные. Двойные соединения, образуемые металлами с кислородом, он относил к основаниям, а соеди-нения неметаллов с кислородом - к кислотам. Тройные соединения, получающиеся при взаимодействии кислот и оснований, он называл солями. Система Лавуазье основывалась на точных качественных и ко-личественных исследованиях. Этот довольно новый вид аргумен-тации он использовал, изучая многие спорные проблемы химии - вопросы теории горения, проблемы взаимного превращения эле-ментов, которые были весьма актуальны в период становления научной химии. Так, для проверки представления о возможности взаимного превращения элементов Лавуазье в течение нескольких дней нагревал воду в запаянной сосуде. В итоге он обнаружил в воде незначительное количество “земли”, установив при этом, что изменение общего веса сосуда вместе с водой не проис-ходит. Образование “земель” Лавуазье объяснил не как результат их выделения из воды, а за счет разрушения стенок реакционного сосуда. Для ответа на этот вопрос шведский химик аптекарь К.Шееле в то же время использовал качественные методы доказательства, установив идентичность выделяющихся “земель” и материала сосуда. Лавуазье, как и Ломоносов, учитывал существовавшие с древ-ности наблюдения о сохранении веса веществ и систематически изучал весовые соотношения веществ, участвующих в химической реакции. Он обратил внимание на то, что, например, при горении серы или при образовании ржавчины на железе происходит увеличение веса исходных веществ. Это противоречило теории флогистона, согласно которой при горении должен был выде-ляться гипотетический флогистон. Лавуазье счел ошибочным объяс-нение, согласно которому флогистон обладал отрицательным весом, и окончательно отказался от этой идеи. Другие химики, например М.В.Ломоносов или Дж.Мэйоу, пытались объяснить окисление элементов и образование оксидов ме-таллов (или, как тогда говорили, “известей”) как процесс, при кото-ром частицы воздуха соединяются с каким-либо веществом. Этот воздух может быть “оттянут обратно” путем восстановления. В 1772 г. Лавуазье собрал этот воздух, но не смог установить его природу. Первым об открытии кислорода сообщил Пристли. В 1775 г. Ему удалось доказать, что именно кислород соединяется с металлом и вновь выделяется из него при его восстановлении, как, например, при образовании “извести” ртути и ее восстановлении. Систематическим взвешиванием было установлено, что вес металла, участвующего в этих превращениях, не изменяется. Сегодня этот факт, казалось бы, убедительно доказывает спра-ведливость предположений Лавуазье, а тогда большинство химиков отнеслись к нему скептически. Одной из причин такого отношения было то, что Лавуазье не мог объяснить процесс горения водорода. В 1783 г. он узнал, что, используя электрическую дугу, Кавендиш доказал образование воды при сжигании смеси водорода и кислорода в закрытом сосуде. Повторив этот опыт, Лавуазье нашел, что вес воды соответствует весу исходных веществ. Затем он провел эксперимент, в котором пропускал водяной пар через железные стружки, помещенные в сильно нагреваемую медную трубку. Кислород соединялся с железными стружками, а водород собирался на конце трубки. Таким образом, воспользовавшись пре-вращениями веществ, Лавуазье сумел объяснить процесс горения и качественно, и количественно, и для этого ему уже не нужна была теория флогистона. Пристли же и Шееле, которые, открыв кислород, фактически создали основные предпосылки для по-явления кислородной теории Лавуазье, сами твердо придерживались позиций теории флогистона. Кавендиш, Пристли, Шееле и некоторые другие химики полагали, что расхождения ме-жду результатами опытов и положениями теории флогистона удастся устранить путем создания дополнительных гипотез. Надежность и полнота опытных данных, ясность аргументации и простота изложения способствовали быстрому распространению системы Лавуазье в Англии, Голландии, Германии, Швеции, Италии. В Германии представления Лавуазье были изложены в двух работах д-ра Гиртаннера “Новая химическая номенклатура на немецком языке” (1791 г.) и “Основы антифлогистонной химии” (1792 г.). Благодаря Гиртаннеру впервые появились немецкие обозначения веществ, соответствующие новой номенклатуре, например кислорода, водорода, азота. Работавший в Берлине Гермбштедт опубликовал в 1792 г. учебник Лавуазье в переводе на немецкий язык, а М.Клапрот после того, как он повторил опыты Лавуазье, признал, новое учение; взгляды Лавуазье разделял и знаменитый естествоиспытатель А.Гумбольдт.