Dünyanın modern kimyasal resmi

1. Bilgi konusu ve kimya biliminin en önemli özellikleri

1 Bir bilim olarak kimyanın özgüllüğü

İnsanlar için en önemli doğa bilimlerinden biri kimyadır - kompozisyon bilimi, iç yapı ve maddenin dönüşümü ve bu dönüşümlerin mekanizmaları.

"Kimya, bileşimlerinde ve yapılarında bir değişiklikle birlikte maddelerin özelliklerini ve dönüşümlerini inceleyen bir bilimdir." Çeşitli kimyasal bağların, enerjinin doğasını ve özelliklerini inceler. kimyasal reaksiyonlar, maddelerin reaktivitesi, katalizörlerin özellikleri vb.

İnsanoğlu için gerekli özelliklere sahip doğal maddelerden malzeme elde etmek için kimya her zaman gerekli olmuştur. Gündelik Yaşam ve üretim. Bu tür maddelerin elde edilmesi bir üretim işidir ve bunu gerçekleştirmek için bir maddenin niteliksel dönüşümlerini gerçekleştirebilmek, yani bazı maddelerden başkalarını elde edebilmek gerekir. Bunu başarmak için kimyanın teorik problem bir maddenin özelliklerinin oluşumu (kökeni).

Bu nedenle, kimyanın temeli iki yönlü bir sorundur - istenen özelliklere sahip maddelerin üretimi (insan üretim faaliyeti bunu başarmayı amaçlar) ve bir maddenin özelliklerini kontrol etmek için yöntemlerin belirlenmesi (bilim adamlarının bilimsel araştırma çalışmasıdır). bu görevi uygulamaya yöneliktir). Aynı problem aynı zamanda kimyanın bel kemiğidir.

2 Modern kimyanın en önemli özellikleri

Kimyada, öncelikle fiziksel kimyada, çok sayıda bağımsız bilimsel disiplinler(kimyasal termodinamik, kimyasal kinetik, elektrokimya, termokimya, radyasyon kimyası, fotokimya, plazma kimyası, lazer kimyası).

Kimya, biyokimya, moleküler biyoloji, kozmokimya, jeokimya, biyojeokimyanın ortaya çıkmasıyla sonuçlanan diğer bilimlerle aktif olarak bütünleşir. İlk çalışma, canlı organizmalardaki kimyasal süreçleri, jeokimyayı - kimyasal elementlerin davranışını yöneten yasalardır. yer kabuğu.

Biyojeokimya, organizmaların katılımıyla biyosferdeki kimyasal elementlerin hareketi, dağılımı, dağılımı ve konsantrasyonu süreçlerinin bilimidir. Biyojeokimyanın kurucusu V.I. Vernadsky'dir.

Kozmokimya, Evrendeki maddenin kimyasal bileşimini, bolluğunu ve bireysel kozmik bedenler arasındaki dağılımını inceler.

Kimyada temelde yeni araştırma yöntemleri ortaya çıkıyor (X-ray yapısal Analiz, kütle spektroskopisi, radyospektroskopi vb.)?

Kimya, insan faaliyetinin bazı alanlarının yoğun gelişimine katkıda bulunmuştur. Örneğin, kimya, modern operasyonların ağrısız ve genellikle mümkün hale gelmesi sayesinde cerrahiye üç ana yol sağlamıştır:

) eter anestezisinin ve ardından diğer narkotik maddelerin uygulanmasına giriş;

) enfeksiyonu önlemek için antiseptik kullanımı;

) yeni, doğal olarak oluşmayan alloplastik malzemeler-polimerler elde etmek.

Kimyada, bireysel kimyasal elementlerin eşitsizliği çok açık bir şekilde kendini gösterir. Kimyasal bileşiklerin ezici çoğunluğu (şu anda bilinen 8,5 binden fazlasının %96'sı) organik bileşiklerdir. 18 elemente dayanırlar (en yaygınları sadece 6 tanesidir).

Bunun nedeni, ilk olarak, kimyasal bağların güçlü (enerji yoğun) ve ikinci olarak da kararsız olmalarıdır. Karbon, başka hiçbir elementte olmadığı gibi, enerji yoğunluğu ve bağ kararsızlığı için tüm bu gereksinimleri karşılar. Kimyasal karşıtlıkları kendi içinde birleştirir, birliklerini gerçekleştirir.

Bununla birlikte, yaşamın maddi temelinin en karmaşık kimyasal oluşumlara bile indirgenmediğini vurguluyoruz. Sadece belirli bir kimyasal bileşimin toplamı değil, aynı zamanda işlevleri olan ve süreçleri yürüten bir yapıdır. Bu nedenle hayata sadece işlevsel bir tanım vermek mümkün değildir.

Son yıllarda kimya, doğanın yapısal organizasyonunun bitişik seviyelerine giderek artan bir şekilde saldırıyor. Örneğin kimya, yaşamın temellerini açıklamaya çalışarak biyolojiyi giderek daha fazla istila ediyor.

Kimyanın gelişiminde bir değişiklik değil, kavramsal sistemlerin kesinlikle düzenli, sıralı bir ortaya çıkışı vardır. Bu durumda, yeni ortaya çıkan sistem bir öncekine dayanır ve dönüştürülmüş bir formda içerir. Böylece, bir kimya sistemi ortaya çıkar - birbirinden ayrı olmayan, ancak yakın bağlantı içinde ortaya çıkan ve var olan tüm kimyasal bilgilerin tek bir bütünlüğü, birbirini tamamlar ve kendi aralarında hiyerarşik bir ilişki içinde olan kavramsal bilgi sistemlerine birleştirilir.

2. Kavramsal kimya sistemleri

1 Kimyasal element kavramı

Kimyasal element kavramı, insanın doğanın birincil elementini keşfetme arzusunun bir sonucu olarak kimyada ortaya çıktı. R. Boyle, basit bir cisim, bir maddenin kimyasal ayrışma sınırı, bir karmaşık cismin bileşiminden diğerine değişmeden geçen bir kimyasal elementin modern kavramının temelini attı. Ancak bundan sonraki bir yüzyıl boyunca kimyagerler kimyasal elementleri izole etmede hatalar yaptılar: kimyasal element kavramını formüle eden bilim adamları hala hiçbirini bilmiyorlardı.

Belirli bir zamana kadar, kimyasal bilgi, sınıflandırma ve sistematizasyonlarına ihtiyaç duyulana kadar ampirik olarak biriktirildi, yani. teorik genelleme. DI Mendeleev, kimyasal bilginin sistemik asimilasyonunun kurucusuydu. Kimyasal elementleri gruplar halinde birleştirme girişimleri daha önce yapıldı, ancak kimyasal maddelerin özelliklerindeki değişikliklerin belirleyici nedenleri bulunamadı. DI Mendeleev, herhangi bir kesin bilginin bir sistemi temsil ettiği ilkesinden hareket etti. Bu yaklaşım, 1869'da periyodik yasayı keşfetmesine ve Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosunu geliştirmesine izin verdi. Onun sisteminde atom ağırlıkları elementlerin temel özelliğidir. D. I. Mendeleev'in periyodik yasası aşağıdaki gibi formüle edilmiştir:

"Basit cisimlerin özellikleri ve elementlerin bileşiklerinin şekilleri ve özellikleri, periyodik olarak elementlerin atom ağırlıklarının değerine bağlıdır."

Bu genelleme, elementler hakkında yeni fikirler verdi ancak atomun yapısının henüz bilinmemesi nedeniyle, fiziksel anlam onunki mevcut değildi. Modern terimlerle, bu periyodik yasa şöyle görünür:

"Basit maddelerin özellikleri ve ayrıca elementlerin bileşiklerinin formları ve özellikleri, periyodik olarak atom çekirdeğinin yükünün büyüklüğüne (sıra sayısı) bağlıdır."

En basit kimyasal element, bir protondan (pozitif yüklü bir atomun çekirdeği) ve negatif yüklü bir elektrondan oluşan hidrojendir (1H).

Bir hidrojen atomundaki, bir proton ve bir elektron arasındaki ilişkilerin dengesi, özdeşlik ile tanımlanabilir.

Kütle oranı göz önüne alındığında

o zaman protonlar ve elektronlar arasındaki ilişkinin dengesi hakkında ilk fikri elde ederiz. kimyasal elementler.

2 Kimyasal elementlerin periyodik tablosunun sihirli matrisi

Aşağıdaki yapı verilmiştir Periyodik tablo D.I. Mendeleyev. Aşağıda verilen bilgiler, kimyasal elementlerin Periyodik Tablosunun sırları hakkındaki modern fikirlerin hala Gerçek olmaktan uzak olduğunu tanımak ve daha sonra anlamak için verilmiştir.

Bu rakam, simetrinin korunumu yasalarına tam olarak uygun olarak Periyodik Tablonun kesinlikle evrimsel oluşumu hakkında net bir fikir vermektedir. Tüm kabuklar, alt kabuklar burada kesinlikle birbirine bağlıdır ve birbirine bağlıdır. Her kimyasal element, bu çok boyutlu ve çok seviyeli "küpte" kesin olarak tanımlanmış bir evrimsel niş işgal eder.

"Miyolojinin Temelleri", "Miyoloji" monografilerinde, Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosunun alt kabuklarının ve kabuklarının özelliklerini yansıtan sihirli matrisin özellikleri dikkate alındı.

Bu matris doğrudan gösterir

Alt kabukların nicel bileşimi hem yatay hem de dikey olarak aynıdır.

Periyodik sistemin alt kabuklarının bileşimini yansıtan sayı grupları, yapı olarak farklı olan bu alt kabukların gruplarını karakterize eder. Ama olması gereken bu, tk. matris, bir düzlem üzerindeki uzamsal yapının (monadik kristal) bir "baskısıdır".

Bir matrisin ana köşegeni, yatay ve dikey olarak tüm sayıların toplamıdır.

Kimyasal elementlerin bu sihirli matrisi en dikkatli çalışmayı hak ediyor.

Her sayının kesin olarak tanımlanmış bir boyutun matrisi olduğu bir çift sarmal yok mu?

Bu matristen, çok boyutlu ölçekler kullanılarak, alt kabuklar arasındaki ilişkilerin dengesi doğrudan görülebilir.

Bu matris ölçekler kesinlikle kurallara uyar matris çarpımı satır vektörü başına sütun vektörleri. Bu ölçekler, kimyasal elementlerin evriminin yükselen bölümünde kabuklar ve alt kabuklar arasındaki ilişkilerin dengesini yansıtır.

Yukarı ve aşağı sarmalların felsefi kategorilerine burada yer yoktur, çünkü bu kategorilerin burada felsefi değil, tamamen "kimyasal" bir anlamı vardır. Şimdi Periyodik Tabloyu alt kabukları ve kabukları arasındaki ilişkilerin dengesini yansıtan matris kimlikleri şeklinde yazabiliriz.

Aşağıdaki şekil, Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosunun daha eksiksiz bir resmini vermektedir.

Burada matrisin her bir hücresinin, bir kişi ile toplum arasındaki ilişkinin anlamını yansıtan ikili bir sayı olduğunu hatırlayalım. Bu rakam, kimyasal elementlerin Periyodik Tablosunun özünü daha derinden yansıtır ve "Her temel parçacık, tüm evren hakkında eksiksiz bilgi içerir" ifadesinin geçerliliğini doğrular.

Yukarıdaki matris kimlikleri, sadece kimyasal elementlerin en mahrem sırlarını değil, genel olarak evrenin en mahrem sırlarını içerir. Bu matris kimlikleri, simetrinin korunumu yasalarına tam olarak uygun olarak derlenir.

Bu matris, yalnızca kimyasal elementlerin "tezahür eden" Periyodik Tablosu hakkında değil, aynı zamanda "tezahür etmeyen" dalga "ikizi" hakkında da bilgi taşır.

Periyodik kimyasal elementler sistemi, dalga-parçacık ikiliği ilkesinin, "süreksiz" ve "sürekli" birliği ilkesinin geçerliliğini bir kez daha doğrular.

Ve bugün bilim, kimyasal elementlerin (malzeme) Periyodik Tablosunun bir ikizi olduğunu zaten belirlemiştir - Periyodik kimyasal element tablosu (dalga).

3 Kimya bilgisinin modern resmi

Kimyanın temel probleminin en önemli özelliği, problemi çözmenin sadece dört yoluna sahip olmasıdır. Bir maddenin özellikleri dört faktöre bağlıdır:

) maddenin elementel ve moleküler bileşimi hakkında;

) maddenin moleküllerinin yapısından;

) maddenin bir kimyasal reaksiyon sürecinde olduğu termodinamik ve kinetik koşullar hakkında;

) maddenin kimyasal organizasyonu düzeyinde.

Bu yöntemler sırayla ortaya çıktıklarından, kimya tarihinde gelişiminin birbirini takip eden dört aşamasını ayırt edebiliriz. Aynı zamanda, kimyanın temel problemini çözmenin adlandırılmış yollarının her birinin kendi kavramsal bilgi sistemi vardır. Bu dört kavramsal bilgi sistemi bir hiyerarşi (tabi olma) ilişkisi içindedir. Kimya sisteminde, tıpkı kimyanın kendisinin bir bütün olarak tüm doğa bilimlerinin bir alt sistemi olması gibi, bunlar da alt sistemlerdir.

Kimyasal bilginin modern resmi, Şek. 2'de şematik olarak gösterilen dört kavramsal sistem açısından açıklanmıştır. BEN.

Şekil, kimya biliminde, daha önceki başarılara dayanan yeni kavramların sıralı ortaya çıkışını gösterirken, bunun için gerekli her şeyi korumaktadır. Daha fazla gelişme.

Çıplak gözle bile, bu aşamalarda aşamaların simetrisi görülebilir.

Kimliğin sol tarafında ilişki, kimyanın evriminin yapısal yönünü yansıtırken, kimliğin sağ tarafında kimyanın evriminin zaten işlevsel (süreçler) yönünü yansıtır.

3.1 Kimya bilgisinin ilk seviyesi. Maddenin bileşimi doktrini

Maddelerin bileşiminin incelenmesi, kimyasal bilginin ilk seviyesidir. 20'li ve 30'lu yaşlara kadar. XIX yüzyıl. tüm kimya bu yaklaşımın ötesine geçmedi. Ancak yavaş yavaş bileşimin çerçevesi (özellikler) - kimya sıkışık hale geldi ve 19. yüzyılın ikinci yarısında. kimyadaki baskın rol, doğrudan kavramın kendisine yansıyan, reaktif molekülün yapısına yönelik "yapı" kavramını yavaş yavaş edindi.

Bir maddenin özelliklerinin kökeni sorununu çözmenin ilk etkili yolu, 17. yüzyılda ortaya çıktı. İngiliz bilim adamı R. Boyle'nin eserlerinde. Araştırması, cisimlerin niteliklerinin ve özelliklerinin mutlak olmadığını ve bu cisimlerin hangi kimyasal elementlerden oluştuğuna bağlı olduğunu gösterdi. Boyle için, maddenin en küçük parçacıkları, duyular tarafından elle tutulamayan, birbirine bağlanabilen ve daha büyük bileşikler oluşturan en küçük parçacıklar (atomlar) olduğu ortaya çıktı - kümeler (Boyle'nin terminolojisinde). Doğal cisimlerin özellikleri aynı zamanda kümelerin hacmine ve şekline, hareket halinde mi yoksa hareketsiz mi olduklarına bağlıydı. Bugün “küme” terimi yerine “molekül” terimini kullanıyoruz.

XVII yüzyılın ortalarından itibaren. 19. yüzyılın ilk yarısına kadar. maddenin bileşimi teorisi o zamanın tüm kimyasını temsil ediyordu. Bugün hala var ve ilk kavramsal kimya sistemini temsil ediyor. Bu kimyasal bilgi düzeyinde, Bilim adamları üç ana problemi çözdüler ve çözüyorlar: bir kimyasal element, bir kimyasal bileşik ve yeni keşfedilen kimyasal elementlerle yeni materyaller yaratma problemi.

Aynı nükleer yüke sahip tüm atomlara kimyasal element denir. Özel bir kimyasal element türü, atom çekirdeklerinin nötron sayısında farklılık gösterdiği (bu nedenle farklı atom kütlelerine sahip oldukları), ancak aynı sayıda proton içerdiği ve bu nedenle periyodik element tablosunda aynı yeri işgal ettiği izotoplardır. "İzotop" terimi, 1910'da İngiliz radyokimyacı F. Soddy tarafından tanıtıldı. Kararlı (kararlı) ve kararsız (radyoaktif) izotopları ayırt edin.

İzotopların keşfinden bu yana, nükleer enerji mühendisliği, alet yapımı, tıp vb. alanlarda yaygın olarak kullanılan radyoaktif izotoplar en büyük ilgiyi uyandırdı.

Henüz hiçbiri keşfedilmemişken bir kimyasal elementin ilk bilimsel tanımı, İngiliz kimyager ve fizikçi R. Boyle tarafından formüle edildi. İlki 1669'da kimyasal element fosforu, ardından kobalt, nikel ve diğerleri keşfedildi. Fransız kimyager A. L. Lavoisier tarafından oksijenin keşfi ve çeşitli kimyasal bileşiklerin oluşumundaki rolünün belirlenmesi, "ateşli madde" (flojiston) hakkındaki önceki fikirlerin terk edilmesini mümkün kıldı.

Periyodik Tabloda D.I. Mendeleev, 1930'larda 62 element vardı. uranyumda sona erdi. 1999 yılında 114. elementin atom çekirdeğinin fiziksel sentezi ile keşfedildiği bildirildi.

Kimyasal bileşikler kavramı. Uzun zamandır kimyagerler, neyin kimyasal bileşiklere ve neyin basit cisimlere veya karışımlara ait olduğunu ampirik olarak belirlediler. V erken XIX v. J. Proust, herhangi bir bireysel kimyasal bileşiğin kesin olarak tanımlanmış, değişmeyen bir bileşime sahip olduğu ve dolayısıyla karışımlardan farklı olduğu, bileşimin sabitliği yasasını formüle etti.

Proust yasasının teorik temeli J. Dalton tarafından çoklu oranlar yasasında verilmiştir. Bu yasaya göre, herhangi bir maddenin bileşimi basit bir formül olarak gösterilebilir ve bir molekülün eşdeğer bileşen parçaları - karşılık gelen sembollerle gösterilen atomlar - başka atomlarla değiştirilebilir.

Kimyasal bir bileşik, iki veya daha fazla farklı kimyasal elementten oluşması gereken "karmaşık bir maddeden" daha geniş bir kavramdır. Bir kimyasal bileşik ayrıca bir elementten oluşabilir. Bunlar ideal durumda kafeslerinde yabancı kalıntılar olmayan O2, grafit, elmas ve diğer kristallerdir.

Kimyanın daha da geliştirilmesi ve her şeyin incelenmesi daha fazla bileşikler, kimyagerleri, belirli bir bileşime sahip maddelerle birlikte, değişken bileşimli bileşiklerin de olduğu fikrine götürdü - berthollidler. Sonuç olarak, bir bütün olarak molekül hakkındaki fikirler yeniden düşünüldü. Bir molekül, daha önce olduğu gibi, özelliklerini belirleyebilen ve bağımsız olarak var olabilen bir maddenin en küçük parçacığı olarak adlandırılmaya devam etti. Ama XX yüzyılda. elektronlarının ortak kullanımı nedeniyle atomlar ve atomik-moleküler parçacıklar arasındaki bir tür etkileşim olarak anlaşılmaya başlayan kimyasal bağın özü anlaşıldı.

Bu kavramsal temelde, daha sonra 19. yüzyılın sonları - 20. yüzyılın başlarındaki birçok deneysel gerçeği açıklayamadığı ortaya çıkan, o zamanın uyumlu bir atom-moleküler teorisi geliştirildi. Atomların birbirleriyle etkileşime girme sebepleri netleştiğinde, atomun karmaşık yapısının keşfedilmesiyle resim daha da netleşti. Özellikle kimyasal bağlar, taşıyıcıları elektronlar ve atom çekirdeği olan atomik elektrik yüklerinin etkileşimini gösterir.

Parçacıkların birbirleriyle fiziksel etkileşimlerinin doğasında farklılık gösteren kovalent, polar, iyonik ve iyonik-kovalent kimyasal bağlar vardır. Bu nedenle, şimdi bir kimyasal bileşik, atomları birbirleriyle etkileşime bağlı olarak kararlı bir yapıya sahip bir parçacık halinde birleştirilen bir veya daha fazla kimyasal elementten oluşan belirli bir madde olarak anlaşılmaktadır: bir molekül, karmaşık, tek kristal veya diğer agrega.

Atomlar arasındaki kimyasal bağlar, dış kabukta bulunan ve çekirdeğe en az kuvvetle bağlanan elektronlar tarafından gerçekleştirilir. Değerlik elektronları olarak adlandırıldılar. Bu elektronlar arasındaki etkileşimin doğasına bağlı olarak kovalent, iyonik ve metalik kimyasal bağlar ayırt edilir.

Kovalent bağ, her iki atoma eşit olarak ait olan elektron çiftlerinin oluşumu nedeniyle gerçekleştirilir.

İyonik bağ, bir elektrik çiftinin atomlardan birine tamamen yer değiştirmesi nedeniyle oluşan iyonlar arasındaki elektrostatik bir çekimdir.

Metalik bağ, metal atomlarının kristallerindeki pozitif iyonlar arasında, elektronların çekimi nedeniyle oluşan, ancak kristal boyunca serbest bir biçimde hareket eden bir bağdır.

Kimyasal bağ tek tek atomları daha karmaşık oluşumlara, moleküllere, iyonlara, kristallere, yani. bunun içinde yapısal seviyeler kimya bilimi tarafından incelenen maddenin organizasyonları. Kimyasal bağ, kimyasal dönüşümler sürecinde elektronlar ve atom çekirdeği arasında oluşan elektrik alanlarının etkileşimi ile açıklanır. Kimyasal bir bağın gücü, bağlanma enerjisine bağlıdır.

Kimya, termodinamik yasalarına dayanarak, belirli bir sürecin olasılığını, uygulama koşullarını ve iç enerjiyi belirler. "İç enerji, moleküllerin hareket ve etkileşim enerjisinden, atomlardaki, moleküllerdeki, vb. çekirdek ve elektronların hareket ve etkileşim enerjisinden oluşan sistemin toplam enerji kaynağıdır."

2.3.2 İkinci seviye kimyasal bilgi

19. yüzyılın ilk yarısında kimyasal elementlerin özelliklerini incelemek için çok sayıda deney. bilim adamlarını, maddelerin özelliklerinin ve niteliksel çeşitliliğinin sadece elementlerin bileşiminden değil, aynı zamanda moleküllerinin yapısından da kaynaklandığına inandırdı. Bu zamana kadar, kimyasal üretimde çok sayıda bitki ve hayvan kaynaklı maddenin işlenmesi hakim olmaya başladı. Niteliksel çeşitlilikleri şaşırtıcı derecede büyüktür - birkaç organojenik elementten (karbon, hidrojen, oksijen, kükürt, azot, fosfor) oluştuğu için bileşimi son derece homojen olan yüz binlerce kimyasal bileşik.

Bilim, yalnızca bu altı elementin canlı sistemlerin temelini oluşturduğuna inanır, bu yüzden onlara organojen denir. Bu elementlerin canlı bir organizmadaki ağırlık oranı %97.4'tür. Ek olarak, 12 element daha canlı sistemlerin biyolojik olarak önemli bileşenlerinin bir parçasıdır: sodyum, potasyum, kalsiyum, magnezyum, demir, çinko, silikon, alüminyum, klor, bakır, kobalt, bor.

Doğa tarafından karbona özel bir rol verilir. Bu eleman, birbirine zıt olan unsurlarla bağlantıları düzenleyebilmekte ve bunları kendi içinde tutabilmektedir. Karbon atomları hemen hemen tüm kimyasal bağ türlerini oluşturur. Doğa, altı organojen ve yaklaşık 20 diğer element temelinde bugüne kadar keşfedilen yaklaşık 8 milyon farklı kimyasal bileşik yarattı. Bunların %96'sı organik bileşiklerdir.

Alışılmadık derecede geniş çeşitlilik için açıklama organik bileşikler bu kadar zayıf bir element bileşimi ile izomerizm ve polimerizasyon fenomeninde bulundu. Bu, yapısal kimya olarak adlandırılan kimyasal bilginin ikinci gelişim seviyesinin başlangıcıydı.

Bir yapı, niteliksel olarak değişmeyen bir sistemin (molekülün) kararlı bir sıralamasıdır. Kimyada incelenen tüm yapılar bu tanımın kapsamına girer: değerlik ve kimyasal afinite kavramlarına dayanan kuantum-mekanik, vb.

Kendi içinde de dahil olmak üzere maddenin bileşimi doktrini ile ilgili olarak daha yüksek bir seviye haline geldi. Aynı zamanda, ağırlıklı olarak analitik bir bilimden gelen kimya, sentetik bir bilime dönüştü. Kimyanın gelişiminde bu aşamanın ana başarısı, moleküllerin yapısı ile maddelerin reaktivitesi arasında bir bağlantı kurulmasıydı.

"Yapısal kimya" terimi keyfidir. Çeşitli kimyasal elementlerin atomlarını birleştirerek herhangi bir kimyasal bileşiğin yapısal formüllerinin oluşturulabileceği bir kimyasal bilgi düzeyi anlamına gelir. Yapısal kimyanın ortaya çıkışı, daha önce bilinmeyenler de dahil olmak üzere herhangi bir kimyasal bileşiğin sentezi için bir şema oluşturmak için maddelerin hedeflenen kalitatif dönüşümünün mümkün olduğu anlamına geliyordu.

Yapısal kimyanın temelleri, herhangi bir kimyasal maddenin bir, iki veya üç kimyasal elementin belirli sayıda atomundan oluşan bir moleküller topluluğu olduğunu gösteren J. Dalton tarafından atıldı. Sonra I.-Ya. Berzelius, bir molekülün basit bir atom yığını değil, elektrostatik kuvvetlerle bağlanmış belirli bir düzenli atom yapısı olduğu fikrini ortaya koydu.

Yapı kimyasının gelişimindeki en önemli adım, teorinin ortaya çıkmasıydı. kimyasal yapı Rus kimyager A.M.'nin organik bileşikleri. Atomlardan molekül oluşumunun, serbest afinite birimlerinin kapanması nedeniyle gerçekleştiğine inanan Butlerov, aynı zamanda bu afinitenin maddeleri birbirine hangi enerjiyle (az ya da çok) bağladığını belirtti. Başka bir deyişle Butlerov, kimya tarihinde ilk kez çeşitli kimyasal bağların enerji eşitsizliğine dikkat çekti. Bu teori, bir molekülün yapısında atomların karşılıklı etkisini gösterdiği için herhangi bir kimyasal bileşiğin yapısal formüllerini oluşturmayı mümkün kıldı ve bununla bazı maddelerin kimyasal aktivitesini ve diğerlerinin pasifliğini açıkladı.

XX yüzyılda. yapısal kimya daha da geliştirildi. Özellikle, niteliksel olarak değişmeyen bir sistemin istikrarlı düzenini anlamaya başladıkları yapı kavramı netleştirildi. Atom yapısı kavramı da tanıtıldı - birbirleriyle elektromanyetik etkileşim içinde kararlı bir çekirdek ve çevresindeki elektronlar kümesi - ve moleküler yapı - uzayda düzenli bir düzenlemeye sahip ve her birine bağlı sınırlı sayıda atomun bir kombinasyonu diğeri değerlik elektronlarını kullanan kimyasal bağlarla.

Bununla birlikte, kimya biliminin daha da gelişmesi ve başarılarına dayalı üretim, yapısal kimyanın olanaklarını ve sınırlarını daha doğru bir şekilde gösterdi.

Örneğin, yapısal kimyaya dayalı birçok organik sentez reaksiyonu, istenen ürünün çok düşük verimlerini ve yan ürünler şeklinde büyük atıklar verdi. Sonuç olarak, endüstriyel ölçekte kullanılamazlar.

İnorganik bileşiklerin yapısal kimyası, istenen özelliklere, ısı direncine, agresif ortamlara direnç ve mevcut bilim ve teknolojinin gelişme seviyesinin gerektirdiği diğer niteliklere sahip yüksek mukavemetli malzemelerin üretimi için kristaller elde etmenin yollarını arıyor. Bu sorunların çözümü çeşitli engellerle karşı karşıyadır. Örneğin bazı kristallerin büyütülmesi, yerçekimi koşullarının ortadan kaldırılmasını gerektirir. Bu nedenle, bu tür kristaller uzayda, yörünge istasyonlarında büyütülür.

3.3 Kimya bilgisinin üçüncü seviyesi. Kimyasal süreçlerin doktrini

Kimyasal süreçlerin incelenmesi, fizik, kimya ve biyolojinin en derin entegrasyonunun gerçekleştirildiği bir bilim alanıdır. Bu doktrin kimyasal termodinamik ve kinetiğe dayanmaktadır, bu nedenle fizik ve kimyaya eşit derecede aittir. Bu bilimsel yönün kurucularından biri Rus kimyager N.N. Semenov, kimyasal fiziğin kurucusu.

Kimyasal süreçler doktrini, çeşitli kimyasal reaktiflerin etkileşim yeteneğinin, diğer şeylerin yanı sıra, bu reaksiyonların doğasını ve sonuçlarını etkileyebilecek kimyasal reaksiyonların oluşum koşulları tarafından belirlendiği fikrine dayanmaktadır.

Kimyagerlerin en önemli görevi, kimyasal süreçleri kontrol etme, istenen sonuçlara ulaşma yeteneğidir. En genel biçimde, kimyasal süreçleri kontrol etme yöntemleri termodinamik (reaksiyonun kimyasal dengesindeki değişimi etkiler) ve kinetik (kimyasal reaksiyonun hızını etkiler) olarak alt bölümlere ayrılabilir.

Kimyasal süreçleri kontrol etmek için termodinamik ve kinetik yöntemler geliştirilmiştir.

19. yüzyılın sonunda Fransız kimyager A. Lee Chatelier. kimyacılara dengeyi hedef ürünlerin oluşumuna kaydırmak için yöntemler sağlayarak mobil denge ilkesini formüle etti. Bu kontrol yöntemlerine termodinamik denir. Her kimyasal reaksiyon prensipte tersine çevrilebilir, ancak pratikte denge şu veya bu yöne kayar. Hem reaktiflerin doğasına hem de proses koşullarına bağlıdır.

Termodinamik yöntemler ağırlıklı olarak kimyasal süreçlerin hızlarından ziyade yönünü etkiler.

Kimyasal işlemlerin hızı, kimyasal işlemlerin seyrinin ilk reaktiflerin yapısına, konsantrasyonlarına, reaktördeki katalizörlerin ve diğer katkı maddelerinin varlığına, reaktifleri karıştırma yöntemlerine bağlı olduğu kimyasal kinetik tarafından kontrol edilir. reaktörün malzemesi ve tasarımı vb. incelenir.

Kimyasal kinetik. Kimyasal süreçlerdeki kalitatif ve kantitatif değişiklikleri açıklar ve reaksiyon mekanizmasını tanımlar. Reaksiyonlar, kural olarak, bir dizi ardışık aşamada gerçekleşir. tam reaksiyon... Reaksiyon hızı, kursun koşullarına ve içine giren maddelerin doğasına bağlıdır. Bunlar konsantrasyon, sıcaklık ve katalizörlerin varlığını içerir. Kimyasal bir reaksiyonu tanımlayan bilim adamları, diğer koşullarda ve maddelerin diğer fiziksel durumlarında etki farklı olacağından, seyri için tüm koşulları titizlikle not eder.

Kimyasal reaksiyonları inceleme görevi çok karmaşıktır. Aslında, hemen hemen tüm kimyasal reaksiyonlar, hiçbir şekilde ilk reaktiflerin basit bir etkileşimi değil, reaktiflerin sadece birbirleriyle değil, aynı zamanda hem katalize edebilen (hızlanabilen) hem de reaktörün duvarlarıyla etkileşime girdiği ardışık aşamaların karmaşık zincirleridir. ) ve süreci engelleyin (yavaşlatın).

Kataliz, özel maddelerin varlığında kimyasal reaksiyonun hızlandırılmasıdır - reaktiflerle etkileşime giren ancak reaksiyonda tüketilmeyen ve ürünlerin nihai bileşimine dahil olmayan katalizörler. 1812 yılında Rus kimyager KGS Kirchhoff tarafından keşfedilmiştir.

Katalizin özü aşağıdaki gibidir:

) reaktifin aktif molekülü, katalizör maddesi ile eksik etkileşimleri nedeniyle elde edilir ve reaktifin kimyasal bağlarının gevşetilmesinden oluşur;

) genel durumda, herhangi bir katalitik reaksiyon, gevşemiş (tamamlanmamış değerlik) kimyasal bağların yeniden dağılımının meydana geldiği bir ara kompleksten geçiyor olarak temsil edilebilir.

Katalitik süreçler, fiziksel ve kimyasal yapıları bakımından aşağıdaki türlere ayrılır:

heterojen kataliz - katı bir katalizörün yüzeyinde sıvı veya gaz halindeki reaktiflerin etkileşiminin kimyasal reaksiyonu;

homojen kataliz - katalizör ve reaktiflerin çözüldüğü bir gaz karışımında veya bir sıvıda kimyasal reaksiyon;

elektrokataliz - bir çözelti ile temas halinde ve bir elektrik akımının etkisi altında bir elektrotun yüzeyinde bir reaksiyon;

fotokataliz - katı veya sıvı bir çözeltinin yüzeyinde, emilen radyasyon enerjisiyle uyarılan bir reaksiyon.

Katalizörlerin kullanımı tüm kimya endüstrisini değiştirdi. Margarin, birçok gıda ürünü ve bitki koruma ürünlerinin üretiminde kataliz esastır. Neredeyse tüm temel kimya endüstrisi (%60-80) katalitik işlemlere dayanmaktadır. Kimyagerler, sebepsiz yere, katalitik olmayan süreçlerin hiç olmadığını söylüyorlar, çünkü hepsi, duvarlarının malzemesi bir tür katalizör görevi gören reaktörlerde gerçekleşiyor.

Katalizörlerin katılımıyla bazı reaksiyonların hızı 10 milyar kat artar. Sadece nihai ürünün bileşimini kontrol etmeye izin veren değil, aynı zamanda büyük ölçüde etkileyen belirli bir şekle sahip moleküllerin oluşumunu da destekleyen katalizörler vardır. fiziki ozellikleriürün (sertlik, plastisite).

Modern koşullarda, kimyasal süreçler teorisinin gelişimindeki en önemli yönlerden biri, bu süreçleri kontrol etmek için yöntemlerin oluşturulmasıdır. Bu nedenle, bugün kimya bilimi, plazma kimyası, radyasyon kimyası, yüksek basınç ve sıcaklık kimyası gibi problemlerin geliştirilmesiyle uğraşmaktadır.

Plazma kimyası, 1000-10.000 ° C'de düşük sıcaklıktaki plazmadaki kimyasal süreçleri inceler. Bu tür süreçler, uyarılmış bir parçacık durumu, moleküllerin yüklü parçacıklarla çarpışması ve çok yüksek kimyasal reaksiyon oranları ile karakterize edilir. Plazma-kimyasal işlemlerde, kimyasal bağların yeniden dağılma hızı çok yüksektir, bu nedenle çok verimlidirler.

Kimyasal süreçlerin araştırılmasındaki en genç eğilimlerden biri, 20. yüzyılın ikinci yarısında ortaya çıkan radyasyon kimyasıdır. Gelişiminin konusu, iyonlaştırıcı radyasyonun etkisi altında çok çeşitli maddelerin dönüşümüdür. Kaynaklar iyonlaştırıcı radyasyon X-ışını tesisatları, yüklü parçacık hızlandırıcıları, nükleer reaktörler, radyoaktif izotoplardır. Radyasyon-kimyasal reaksiyonların bir sonucu olarak, maddeler artan ısı direnci ve sertlik alır.

Kimyasal süreçler teorisinin bir başka geliştirme alanı, yüksek ve ultra yüksek basınçların kimyasıdır. Maddelerin 100 atm'nin üzerindeki basınçlarda kimyasal dönüşümleri, yüksek basınç kimyasına ve 1000 atm'nin üzerindeki basınçlarda - ultra yüksek basınç kimyasına atıfta bulunur.

Yüksek basınçta, atomların elektronik kabukları yaklaşır ve deforme olur, bu da maddelerin reaktivitesinde bir artışa yol açar. 102-103 atm'lik bir basınçta, sıvı ve gaz fazlar arasındaki fark ortadan kalkar ve 103-105 atm'de katı ve sıvı fazlar arasındaki fark ortadan kalkar. Yüksek basınçta, maddenin fiziksel ve kimyasal özellikleri önemli ölçüde değişir. Örneğin, 20.000 atm'lik bir basınçta. metal, kauçuk gibi elastik hale gelir.

Kimyasal süreçler hem cansız hem de canlı doğada karmaşık bir olgudur. Bu süreçler kimya, fizik ve biyoloji tarafından incelenir. Kimya biliminin temel görevi, kimyasal süreçlerin nasıl kontrol edileceğini öğrenmektir. Gerçek şu ki, bazı işlemler gerçekleştirilemez, ancak prensipte uygulanabilir olmalarına rağmen, diğerlerinin durdurulması zordur - yanma reaksiyonları, patlamalar ve bazılarının kendiliğinden bir yan ürün kütlesi oluşturdukları için kontrol edilmesi zordur.

3.4 Kimya bilgisinin dördüncü seviyesi. evrimsel kimya

Evrimsel kimya 1950'lerde ve 1960'larda başladı. Evrimsel kimya, biyokataliz, fermentoloji süreçlerine dayanır; esas olarak canlıların moleküler seviyesinin araştırılmasına, yani biyokatalizin canlıların temeli olduğuna odaklanır, yani. kimyasal bir reaksiyonda, onu kontrol edebilen, yavaşlatan veya hızlandıran çeşitli doğal maddelerin varlığı. Canlı sistemlerdeki bu katalizörler, birçok kimyager için ideal olan doğanın kendisi tarafından belirlenir.

19. yüzyılda Fransız doğa bilimci Louis Pasteur tarafından önerilen, enzimlerin, biyoregülatörlerin yaşam sürecindeki öncü rolünün kavramsal bir temsili fikri bugün temel olmaya devam ediyor. Bu açıdan enzimleri incelemek ve onların etki mekanizmalarını ortaya çıkarmak son derece verimlidir.

Enzimler, canlı hücreler tarafından sentezlenen protein molekülleridir. Her hücre yüzlerce farklı enzim içerir. Onların yardımıyla, enzimlerin katalitik etkisinden dolayı belirli bir organizma için uygun sıcaklıklarda yüksek hızda ilerleyebilen çok sayıda kimyasal reaksiyon gerçekleştirilir, yani. yaklaşık 5 ila 40 derece aralığında. Enzimlerin biyolojik katalizörler olduğunu söyleyebiliriz.

Evrimsel kimya, kimyasal reaksiyonlar için katalizörlerin kendi kendini iyileştirmesine, yani kimyasal sistemlerin kendi kendine örgütlenmesine yol açan koşulların kullanılması ilkesine dayanır.

Evrimsel kimyada sistemlerin "kendi kendini organize etmesi" sorununa önemli bir yer verilir. Kendi kendini örgütleme teorisi, "sistemik düzende ya da maddi düzende her zamankinden daha yüksek karmaşıklık seviyelerine yükselişlerinin eşlik ettiği dinamik sistemlerin bu tür varoluş yasalarını yansıtır." Özünde, yaşayan doğanın kimyasal deneyiminin kullanımından bahsediyoruz. Bu, kimyanın bir tür biyolojikleşmesidir. Kimyasal bir reaktör, kendini geliştirme ve belirli davranış özellikleri ile karakterize edilen bir tür canlı sistem olarak ortaya çıkar. Evrimsel kimya bu şekilde ortaya çıktı. en yüksek seviye kimya bilgisinin gelişimi.

Evrimsel problemler, yeni kimyasal bileşiklerin (insan katılımı olmadan) kendiliğinden sentezlenmesi problemleri olarak anlaşılmaktadır. Bu bileşikler, başlangıç ​​malzemelerine kıyasla daha karmaşık ve daha organize ürünlerdir. Bu nedenle, evrimsel kimya, haklı olarak prebiyoloji, kimyasal sistemlerin kendi kendini organize etme ve geliştirme bilimi olarak kabul edilir.

XX yüzyılın son üçte birine kadar. evrimsel kimya hakkında hiçbir şey bilinmiyordu. Çok sayıda bitki ve hayvan türünün kökenini açıklamak için Darwin'in evrim teorisini kullanmaya zorlanan biyologların aksine, kimyagerler bir maddenin kökeni sorusuyla ilgilenmediler, çünkü herhangi bir yeni kimyasal bileşiğin elde edilmesi her zaman iş olmuştur. insan eli ve aklından.

19. yüzyılda bilimin, atomun yapısının açığa çıkarılmasına ve hücrenin yapısının ve bileşiminin ayrıntılı bir şekilde anlaşılmasına yol açan kademeli gelişimi, kimyagerler ve biyologların birlikte çalışmaları için pratik fırsatlar açtı. kimyasal problemler hücre hakkında öğretiler. Yaşayan doğa deneyiminde ustalaşmak ve endüstride kazanılan bilgileri uygulamak için kimyagerler bir dizi umut verici yol belirlediler.

İlk olarak, canlı organizmaların enzimleri içeren reaksiyonlarda (biyokatalizörler) kullandığı yöntemlerle zenginleştirilmiş metal kompleks katalizi alanında araştırmalar devam etmektedir.

İkincisi, bilim adamları biyokatalizörleri modellemeye çalışıyorlar. Canlı bir hücreden ekstrakte edilen ve kimyasal reaksiyonlarda kullanılan birçok enzimin modellerini oluşturmak zaten mümkün olmuştur. Ancak hücre içinde kararlı olan enzimlerin hücre dışında hızla yok edilmesi sorunu daha da ağırlaştırmaktadır.

Üçüncüsü, biyokatalizörlerin kimyasal reaksiyonlarda kararlı, kararlı hale gelmesi sayesinde hareketsizleştirilmiş sistemlerin kimyası gelişiyor ve tekrar kullanımlarının olasılığı ortaya çıktı.

Dördüncüsü, kimyagerler yaşayan doğanın tüm deneyimlerinde ustalaşmaya ve kullanmaya çalışıyorlar. Bu, bilim adamlarının çok çeşitli maddelerin sentezleneceği canlı sistemlerin eksiksiz analoglarını oluşturmalarına olanak sağlayacaktır. Böylece, temelde yeni kimyasal teknolojiler yaratılacaktır.

Kimyada kendi kendine organizasyon süreçlerinin incelenmesi, prebiyolojik sistemlerin analizine yönelik iki yaklaşımın oluşmasına yol açmıştır: substrat ve fonksiyonel.

Substrat yaklaşımının sonucu, kimyasal elementlerin ve yapıların seçimi hakkında bilgidir.

Kimyagerler için en karmaşık biyosistemlerin minimum kimyasal elementlerden (canlı organizmaların yaşamının temeli 38 kimyasal elementtir) ve kimyasal bileşiklerden (çoğunluk 6-18 element temelinde oluşur) nasıl oluşturulduğunu anlamaları önemlidir. .

Evrimsel kimyada fonksiyonel bir yaklaşım. Bu yaklaşım çerçevesinde, katalizin rolü de incelenir ve kimyasal sistemlerin kendi kendini organize etme süreçlerini yöneten yasalar ortaya çıkar.

Kimyasal sistemlerin bileşimi ve yapısı daha karmaşık hale geldikçe katalitik süreçlerin rolü arttı. Bu temelde, bazı bilim adamları kimyasal evrimi kendi kendine organizasyon ve katalitik sistemlerin kendi gelişimi ile ilişkilendirmeye başladılar.

Bu gözlemlere dayanarak, Moskova Devlet Üniversitesi Profesörü A.P. Rudenko, açık katalitik sistemlerin kendi kendini geliştirme teorisini ortaya koydu. Çok geçmeden genel bir kimyasal evrim ve biyogenez teorisine dönüştü. Evrimsel sürecin itici güçleri ve mekanizmaları hakkında, yani kimyasal evrim yasaları, elementlerin ve yapıların seçimi ve bunların nedenleri hakkında, kimyasal organizasyonun yüksekliği ve sonuç olarak kimyasal sistemlerin hiyerarşisi hakkında soruları çözer. evrimin.

Bu teorinin özü, gelişen maddenin moleküller değil, katalizörler olmasıdır. Kataliz altında, katalizörün reaktiflerle kimyasal etkileşiminin reaksiyonu, geçiş durumunun özelliklerine sahip ara komplekslerin oluşumu ile gerçekleşir. Rudenko'nun temel katalitik sistem dediği bu komplekstir. Reaksiyon sırasında dışarıdan sürekli bir yeni reaktif akışı varsa, bitmiş ürünlerin geri çekilmesi ve bazı ek koşullar karşılanırsa, reaksiyon aynı sabit seviyede olmak üzere süresiz olarak devam edebilir. Bu tür yenilenebilir kompleksler, temel açık katalitik sistemlerdir.

Katalitik sistemlerin kendi kendini geliştirmesi, kendi kendine organizasyonu ve kendi kendine karmaşıklığı, sürekli bir dönüştürülebilir enerji akışı nedeniyle meydana gelir. Ve ana enerji kaynağı temel reaksiyon olduğundan, maksimum evrimsel avantaj, ekzotermik reaksiyonlar temelinde gelişen katalitik sistemler tarafından elde edilir. Bu nedenle, reaksiyon sadece bir enerji kaynağı değil, aynı zamanda katalizörlerdeki en ilerici evrimsel değişiklikleri seçmek için bir araçtır.

Böylece, Rudenko, katalizörlerdeki mutlak katalitik aktivitelerinde bir artışla ilişkili evrimsel değişim yollarının en yüksek hız ve olasılıkla gerçekleştirildiği temel kimyasal evrim yasasını formüle etti. Bu durumda, mutlak katalitik aktivite parametresine göre rekabet ve doğal seleksiyon mekanizmaları oluşturulur.

Katalitik sistemlerin kendi kendini geliştirme teorisi aşağıdaki olasılıkları sağlar: kimyasal evrim aşamalarını belirlemek ve bu temelde katalizörleri organizasyon seviyelerine göre sınıflandırmak; katalizi incelemek için temelde yeni bir yöntem kullanmak; kimyasal evrimdeki sınırların ve kemojenezden (kimyasal oluşum) biyojeneze geçişin, katalitik sistemlerin kendi kendini geliştirmesinin ikinci kinetik sınırının aşılmasıyla bağlantılı olarak belirli bir karakterizasyonunu vermek.

Teorik ve pratik potansiyel kazanmak, kimyasal sistemlerin, durağan olmayan kinetiklerin evrimi anlayışını genişleten en yeni yöndür.

Kimya bilgisinin gelişimi, bilim yoğun ve enerji yoğun pratik faaliyetleri sonucunda insanlığın karşılaştığı birçok sorunun çözümünü ummamızı sağlar.

Kimya bilimi, en yüksek evrim düzeyinde, dünyanın anlaşılmasını derinleştirir. Dünya üzerindeki kimyasal evrim, kimyasal süreçlerin kendi kendini organize etmesi ve kendini geliştirmesi ve kimyasal evrimden biyogeneze geçiş dahil olmak üzere evrimsel kimya kavramları, Evrendeki yaşamın kökenine ilişkin bilimsel anlayışı doğrulayan ikna edici bir argümandır.

Yeryüzündeki kimyasal evrim, cansız doğadan canlıların ortaya çıkması için tüm koşulları yaratmıştır.

Tüm çeşitliliğiyle yaşam, Dünya'da cansız maddeden kendiliğinden ortaya çıktı, milyarlarca yıldır korundu ve çalışıyor.

Yaşam, tamamen işleyişi için uygun koşulların korunmasına bağlıdır. Ve bu büyük ölçüde kişinin kendisine bağlıdır.

element kovalent biyoregülatör polar

kullanılmış literatür listesi

1. Kısa Kimya Ansiklopedisi, Ch. ed. I. L. Knunyants, t. 1-5, M., 1961-67;

Kimya için kısa bir rehber, ed. OD Kurylenko, 4. baskı K., 1974;

Genel kimya, L. Pauling, çev. İngilizceden., M., 1974;

Modern General Chemistry, J. Campbell, çev. İngilizceden, [t.] 1-3, M., 1975.

özel ders

Bir konuyu keşfetmek için yardıma mı ihtiyacınız var?

Uzmanlarımız, ilginizi çeken konularda tavsiyelerde bulunacak veya özel ders hizmetleri sunacaktır.
İstek gönder Konunun belirtilmesi ile şu anda bir danışma alma olasılığını öğrenmek için.

Kimya- maddenin bileşiminde ve yapısında bir değişikliğin eşlik ettiği maddelerin bilimi ve dönüşümleri. Bu süreçler mikro ve makro kozmosun sınırında gerçekleştirilir.

Bağımsız bir bilim olarak kimya, 17. yüzyılın ortalarından itibaren gelişmeye başladı. Bilimsel aşama kimyanın gelişiminden önce bir simya dönemi vardı. Bu kültürel fenomen, varsayımsal bir madde - "filozof taşı" veya iksir kullanarak "kusurlu" metallerden "mükemmel" metaller - altın ve gümüş - elde etme girişimleriyle ilişkilidir. Bu dönüşümü gerçekleştirmenin bariz imkansızlığına rağmen, simya, kimyasal teknolojilerin (metalurji, cam yapımı, seramik, kağıt, alkollü içecek üretimi) gelişimini ve yeni kimyasallar elde etmenin yollarının keşfedilmesini teşvik etti.

Kimyanın gelişimindeki bilimsel aşama, genellikle her birinde dört döneme ayrılır. kavramsal bir bilgi sistemi oluşturulur:

a) maddenin bileşimi doktrini(17. yüzyılın ortası - 18. yüzyılın ortası) - maddelerin özelliklerinin kimyasal bileşime (molekülün bileşimi) bağımlılığını inceler;

b) maddenin yapısı doktrini (yapısal kimya)(18. yüzyılın ortası - 20. yüzyılın ortası) - maddelerin özelliklerinin molekülün yapısına bağımlılığını inceler;

c) kimyasal süreçler doktrini(20. yüzyılın ortası) - kimyasal reaksiyonların mekanizmaları ve hızlanma süreçleri (kataliz) incelenir;

d) evrimsel kimya(son 25-30 yıl) - canlı doğadaki kimyasal süreçleri, kimyasal sistemlerin kendi kendine organizasyon süreçlerini inceler.

3.1.1 Maddenin bileşimi doktrini

Klasik kimyanın kalbinde, antik felsefede Leucypus, Democritus ve Epicurus tarafından formüle edilen atomizm kavramı vardır. 19. yüzyılın ortalarında atomizm temelinde, atom-moleküler doktrinin ana hükümleri formüle edildi.

Maddeler moleküllerden oluşur. Bir molekül, kimyasal özelliklere sahip bir maddenin en küçük parçacığıdır. Moleküller bileşim, boyut, fiziksel ve kimyasal özelliklerde farklılık gösterir.

Moleküller sürekli hareket halindedir; aralarında karşılıklı bir çekim ve itme vardır. Moleküllerin hareket hızı, maddelerin kümelenme durumuna bağlıdır.

Fiziksel olaylarda, moleküllerin bileşimi değişmeden kalır; kimyasal reaksiyonlarda, bazı moleküllerden diğerleri oluşur.

Moleküller atomlardan oluşur. Bir elementin atomlarının özellikleri, diğer elementlerin atomlarının özelliklerinden farklıdır. Atomlar belirli boyut ve kütlelerle karakterize edilir. Atom kütle birimleri (amu) olarak ifade edilen bir atomun kütlesine bağıl atom kütlesi denir.

1 ay = 1,667 10 -27 kg.

Atomik-moleküler doktrin, kimyanın temel kavramlarını ve yasalarını açıklamayı mümkün kıldı. "Kimyasal element" kavramı R. Boyle tarafından önerildi, kimyasal elementlerin sembollerle belirtilmesi 1814'te J. Berzelius tarafından önerildi. NS imik öğe- aynı nükleer yüke sahip belirli bir tür atom. Nükleer yük, periyodik sistemdeki elementin sıra sayısına sayısal olarak eşittir. Şu anda, 94'ü doğada bulunan 118 kimyasal element bilinmektedir, geri kalan 24 nükleer reaksiyonlar sonucunda yapay olarak elde edilmektedir.

Atom- bir kimyasal elementin tüm kimyasal özelliklerini koruyan en küçük parçacığı. Bir elementin kimyasal özellikleri, atomunun yapısı tarafından belirlenir. Modern kavramlara tekabül eden atom tanımı buradan gelir: Atom pozitif yüklü bir atom çekirdeği ve negatif yüklü elektronlardan oluşan elektriksel olarak nötr bir parçacıktır.

izotoplar- aynı kimyasal elementin farklı kütlelere sahip atomları ve buna bağlı olarak çekirdekte farklı sayıda nötron. İzotoplar kararlı olabilir, yani. çekirdekleri, kararlı bir izotop oluşana kadar diğer elementlerin atomlarına dönüşebilen kendiliğinden bozulmaya ve radyoaktif değildir (Uranyum-238 Kurşun-206).

allotropi- elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinde farklılık gösteren çeşitli basit maddeler şeklinde var olma yeteneği. Allotropi, farklı sayıda atoma sahip moleküllerin (örneğin, atomik oksijen O, moleküler oksijen O2 ve ozon O3) oluşumundan veya farklı kristal formların (örneğin, grafit ve elmas) oluşumundan kaynaklanabilir. Allotropi sonucunda 118 elementten yaklaşık 400 basit madde oluşur.

molekül - belirli bir maddenin kimyasal özelliklerine sahip en küçük parçacığıdır. Molekül kavramı İtalyan bilim adamı A. Avogadro tarafından tanıtıldı. 1811'de maddenin yapısının moleküler bir teorisini önerdi.

Bir molekülün kimyasal özellikleri, bileşimi ve kimyasal yapısı ile belirlenir. Moleküllerin boyutları kütleleri ve yapıları ile belirlenir ve büyük moleküllerde 10 -5 cm'ye ulaşabilirler.Şu anda, çeşitli maddelerden 18 milyondan fazla molekül türü bilinmektedir.

Kimyasal formül, kimyasal işaretler ve endeksler kullanan bir maddenin bileşiminin koşullu bir kaydıdır. Kimyasal formül, bir molekülde hangi elementlerin hangi atomlarının ve hangi oranda birbirine bağlı olduğunu gösterir.

temel chizihinsel yasalar

Kütle korunumu yasası(M.V. Lomonosov, A.L. Lavoisier): Reaksiyona giren maddelerin kütlesi, reaksiyon sonucunda oluşan maddelerin kütlesine eşittir. Atom-moleküler öğretim açısından, kimyasal reaksiyonlar sonucunda atomlar yok olmaz ve ortaya çıkmazlar, ancak yeniden düzenlenmeleri (kimyasal dönüşüm) gerçekleşir. Reaksiyon öncesi ve sonrası atomların sayısı değişmediği için toplam kütleleri de değişmemelidir. Kütlenin korunumu yasasına dayanarak, kimyasal reaksiyonların denklemlerini oluşturmak ve üzerinde hesaplamalar yapmak mümkündür. Bu yasa, nicel kimyasal analizin temelidir.

20. yüzyılın başında, kütlenin korunumu yasasının formülasyonu, bir cismin kütlesinin hızına ve hızına bağlı olduğunu söyleyen görelilik teorisinin ortaya çıkışıyla bağlantılı olarak revize edildi (bkz. bölüm 2.4.1). Bu nedenle, yalnızca maddenin miktarını değil, aynı zamanda hareketini de karakterize eder. Vücudun aldığı enerji E, kütlesindeki bir artışla ilişkilidir orana göre m E = m c 2, burada c ışık hızıdır. Bu oran kimyasal reaksiyonlarda kullanılmaz çünkü 1 kJ enerji, yaklaşık 10-11 g kütle değişikliğine karşılık gelir ve m pratikte ölçülemez. Ancak, içinde nükleer reaksiyonlar enerji nerede değişir E, kimyasal reaksiyonlardan milyonlarca kat daha fazladır, m düşünülmelidir.

Maddenin bileşiminin değişmezliği yasası:

Bileşimin sabitliği yasasına göre, herhangi bir kimyasal olarak saf madde, üretim yönteminden bağımsız olarak sabit bir kalitatif ve kantitatif bileşime sahiptir. Bir maddenin kalitatif ve kantitatif bileşimi, kimyasal formülü ile gösterilir. Örneğin, su (H 2 O) maddesi nasıl elde edilirse edilsin, sabit bir bileşime sahiptir: iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomu.

Bileşimin sabitliği yasasından, karmaşık bir maddenin oluşumu sırasında elementlerin belirli kütle oranlarında birbirleriyle birleştiği sonucu çıkar.

Bu yasanın moleküler yapıya sahip bileşikler için her zaman geçerli olduğu artık tespit edilmiştir. Moleküler olmayan bir yapıya sahip (atomik, iyonik ve metalik kristal kafesli) bileşiklerin bileşimi sabit değildir ve hazırlama koşullarına bağlıdır.

Çoklu İlişkiler Yasası (J. Dalton)- eğer iki element birbiriyle birkaç kimyasal bileşik oluşturuyorsa, elementlerin kütleleri birbirleriyle küçük tam sayılar olarak ilişkilidir.

Örneğin: N 2 O, N 2 O 3, NO 2 (N 2 O 4), N 2 O 5 azot oksitlerinde, iki azot atomu başına oksijen atomu sayısı birbiriyle 1: 3: 4 olarak ilişkilidir: 5.

Hacimsel İlişkiler Yasası (Gay-Lussac) - kimyasal reaksiyonlara giren gazların hacimleri ve reaksiyon sonucunda oluşan gazların hacimleri birbirleriyle küçük tamsayılar olarak ilişkilidir. Sonuç olarak, gaz halindeki maddelerin molekülleri için kimyasal reaksiyon denklemlerindeki stokiyometrik katsayılar, gaz halindeki maddelerin hangi hacimsel oranlarda reaksiyona girdiğini veya elde edildiğini gösterir. Örneğin:

2CO + O 2
2CO 2

İki hacim karbon monoksit (II) bir hacim oksijen ile oksitlendiğinde 2 hacim karbon dioksit oluşur, yani. ilk reaksiyon karışımının hacmi 1 hacim azaltılır.

Avogadro yasası- aynı sıcaklık ve basınçta alınan gazların eşit hacimleri aynı sayıda molekül içerir. Bu yasaya göre:

aynı koşullar altında aynı sayıda farklı gaz molekülü aynı hacimleri kaplar;

Normal koşullar altında (0 °C = 273 °K, 1 atm = 101,3 kPa) herhangi bir ideal gazın 1 mol'ü aynı hacmi 22,4 litre kaplar.

Fransız kimyager A.L. Lavoisier, kimyasal elementleri kütlelerine göre sistematize etmeye çalışan ilk kişiydi. İngiliz kimyager J. Dalton atom kütlesi kavramını tanıttı ve atom yapısı teorisinin yaratıcısıydı. 1804'te hidrojenin atom kütlesini bir birim olarak alarak hidrojen, azot, karbon, kükürt ve fosforun bağıl atom kütlelerinin bir tablosunu önerdi. Şu anda, atom kütlesi, bir karbon izotopunun bir atomunun kütlesinin 1/12'sine göre ölçülür.

Atomların özelliklerini inceleme çalışmaları D.I. Mendeleev ve 1869'da periyodik yasayı formüle etti ve Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosunu geliştirdi. Periyodik yasa şu şekilde formüle edildi: "Basit cisimlerin özellikleri ile elementlerin bileşiklerinin formları ve özellikleri, periyodik olarak elementlerin atom ağırlıklarının değerine bağlıdır." Omurga faktörü olarak D.I. Mendeleev kullanıldı bir kimyasal elementin kütlesi. Periyodik Tabloda D.I. Mendeleyev, 62 element vardı.

Kuantum mekaniği, kimyasal elementlerin ve bunların bileşiklerinin özelliklerinin atom çekirdeğinin yükü tarafından belirlendiğini açıkladı. Kimyasal elementlerin periyodik yasasının modern formülasyonu: basit maddelerin özellikleri ve ayrıca element bileşiklerinin formları ve özellikleri, periyodik olarak atom çekirdeğinin yükünün büyüklüğüne bağlıdır. ve atomlarının aynı tip elektronik konfigürasyonlarının periyodik olarak tekrarlanmasıyla belirlenir.

Bir kimyasal elementin atomunun reaktivitesi, atomun dış kabuğundaki elektron sayısı ile belirlenir.

değerlik- bir elementin atomlarının diğer elementlerin atomlarıyla belirli sayıda bağ oluşturma özellikleri. Atomlar arasındaki kimyasal bağlar, dış kabukta bulunan ve çekirdeğe en az kuvvetle bağlanan elektronlar tarafından gerçekleştirilir. onlar adlandırıldı değerlik elektronları. Kimyasal elementin bulunduğu grubun sayısını bilerek, D.I. Mendeleev tablosuna göre değerliliği (değerlik elektronlarının sayısı) belirlemek mümkündür.

elektronegatiflik- bir bileşikteki atomun değerlik elektronlarını kendine çekme özelliği. Atom elektronları kendine ne kadar çok çekerse, elektronegatifliği o kadar büyük olur. Paslanma durumu- Bir bağ oluştuğunda elektronun tamamen daha elektronegatif bir atoma geçtiğini hesaba katarsak, atom üzerinde oluşan koşullu yük. Bir elementin maksimum oksidasyon durumu, periyodik tablodaki grup numarası ile belirlenir.

Moleküllerdeki atomlar, değerlik elektronlarının atomlar arasında yeniden dağılımı nedeniyle oluşan kimyasal bağlarla bağlanır. Bir kimyasal bağ oluştuğunda, atomlar kararlı (tam) bir dış elektron kabuğu elde etme eğilimindedir. Kimyasal bağ, bir tür temel elektromanyetik etkileşimdir. Kimyasal bir bağın oluşumu, bir elektron kaybolduğunda veya sabit bir yörüngeden çıkarıldığında atom üzerinde oluşan pozitif ve negatif yüklerin çekimi nedeniyle oluşur. Atomların etkileşiminin doğasına bağlı olarak, kovalent, iyonik, metalik ve hidrojen kimyasal bağlar ayırt edilir.

Kovalent bağ iki atom arasında ortak elektron çiftlerinin oluşması nedeniyle gerçekleştirilir. Polar veya polar olmayan olabilir. İyonik bağ bir elektron çiftinin atomlardan birine tamamen yer değiştirmesi nedeniyle oluşan iyonlar arasındaki elektrostatik çekimdir. Metalik bağ - ortak bir elektron bulutu ("elektron gazı") aracılığıyla pozitif metal iyonları arasındaki bağlantıdır.

Moleküller arası bağlara ek olarak, moleküller arası bağlar da oluşur. Moleküller arası etkileşimler, moleküllerin birbirleriyle, kopmaya veya molekül içi kimyasal bağların oluşumuna yol açmayan etkileşimleridir. Bir maddenin kümelenme durumu, maddelerin yapısal, termodinamik, termofiziksel ve diğer özellikleri moleküller arası etkileşimlere bağlıdır. Moleküller arası bağın bir örneği, bir hidrojen bağıdır.

Bir hidrojen bağı, daha elektronegatif bir atomun (F, O, N) ve kısmi pozitif yüklü bir hidrojen atomunun çekimiyle oluşan moleküller arası bir bağdır. Örneğin, su, alkol, organik asit molekülleri arasında bir hidrojen bağı gerçekleşir. Bir maddenin kaynama noktasını etkiler.

Moleküllerin içinde bir hidrojen bağı da oluşabilir. Örneğin, molekül içi hidrojen bağları nükleik asitlerin, proteinlerin, polipeptitlerin vb. moleküllerinde bulunur ve bu makromoleküllerin yapısını belirler.

Kimya- bileşimlerinde ve yapılarında bir değişikliğin eşlik ettiği maddelerin dönüşüm bilimi.

Başkalarının bazı maddelerden oluştuğu olaylara denir. kimyasal... Doğal olarak, bir yandan bu fenomen temiz bulunabilir fiziksel değişir, ancak öte yandan, kimyasal fenomenler her zaman her şeyde mevcuttur biyolojik süreçler. Böylece, bariz bağlantı fizik ve biyoloji ile kimya.

Görünüşe göre bu bağlantı, kimyanın uzun süre bağımsız bir bilim olamamasının nedenlerinden biriydi. Her ne kadar zaten Aristo maddeleri basit ve karmaşık, saf ve karışık olarak ayırmış ve bazı dönüşümlerin olasılığını bazılarının imkansızlığını açıklamaya çalışmış, kimyasal genel olarak fenomenler, diye düşündü kalite değişiklikler ve bu nedenle cinslerden birine atfedilen hareket. Kimya Aristoteles onun bir parçasıydı. fizik- doğa hakkında bilgi ().

Antik kimyanın bağımsız olmamasının bir başka nedeni de, teorik, bir bütün olarak tüm antik Yunan biliminin tefekkür. Şeylerde ve fenomenlerde değişmeyen olanı aradılar - fikir. teori kimyasal olaylar neden oldu eleman fikri() doğanın bir tür başlangıcı olarak veya atom fikri maddenin bölünmez bir parçacığı olarak Atomistik konsepte göre, birçok kombinasyonlarındaki atom formlarının özellikleri, makrokozmostaki cisimlerin niteliklerinin çeşitliliğini belirler.

ampirik bölgeye antik Yunanistan'da deneyim sanat ve el sanatları... Ayrıca pratik bilgileri de içeriyordu. kimyasal işlemler: cevherlerden metallerin eritilmesi, kumaşların boyanması, deri işleme.

Muhtemelen Mısır ve Babil'de bilinen bu eski el sanatlarından, Orta Çağ'ın "gizli" hermetik sanatı - 9.-16. yüzyıllarda Avrupa'da en yaygın olan simya - ortaya çıktı.

III-IV yüzyıllarda Mısır'da ortaya çıkan bu pratik kimya alanı, sihir ve astroloji ile ilişkilendirildi. Amacı, hem maddi hem de manevi gerçek mükemmelliğe ulaşmak için daha az asil maddeleri daha asil olanlara dönüştürmenin yollarını ve araçlarını geliştirmekti. Arama sırasında evrensel Arap ve Avrupalı ​​simyacılar bu tür dönüşümler sayesinde birçok yeni ve değerli ürün elde ettiler ve ayrıca laboratuvar tekniklerini geliştirdiler.

1. Bilimsel kimyanın doğum dönemi(XVII - XVIII yüzyılın sonu; Paracelsus, Boyle, Cavendish, Stahl, Lavoisier, Lomonosov). Kimyanın doğa bilimlerinden bağımsız bir bilim olarak öne çıkmasıyla karakterize edilir. Hedefleri, modern zamanlarda endüstrinin gelişimi ile belirlenir. Bununla birlikte, bu dönemin teorileri, kural olarak, kimyasal fenomenlerin eski veya simya kavramlarını kullanır. Dönem, kimyasal reaksiyonlarda kütlenin korunumu yasasının keşfiyle sona erdi.

Örneğin, iatrokimya Paracelsus (16. yüzyıl) kendini ilaçların hazırlanmasına ve hastalıkların tedavisine adamıştı. Paracelsus, hastalıkların nedenlerini vücuttaki kimyasal süreçlerin ihlali ile açıkladı. Simyacılar gibi, maddelerin çeşitliliğini birkaç elemente indirdi - maddenin temel özelliklerinin taşıyıcıları. Bu nedenle ilaçla normal oranlarına döndürülmeleri hastalığı tedavi eder.

teori filojiston Stahl (XVII-XVIII yüzyıllar) yanma ile ilgili birçok kimyasal oksidasyon reaksiyonunu genelleştirdi. Stahl, yanıcılığın başlangıcı olan "flojiston" elementinin tüm maddelerinde var olduğunu varsaydı.

O zaman yanma reaksiyonu şöyle görünür: yanıcı cisim → kalıntı + flojiston; bunun tersi de mümkündür: geri kalan kısım flojiston ile doymuş ise, yani. örneğin kömürle karıştırıldıktan sonra tekrar metal elde edilebilir.

2. Kimyanın temel yasalarının keşfedildiği dönem(1800-1860; Dalton, Avogadro, Berzelius). Dönemin sonucu atomik-moleküler teoriydi:

a) tüm maddeler sürekli kaotik hareket halinde olan moleküllerden oluşur;

b) tüm moleküller atomlardan oluşur;

3. modern dönem (1860'ta başladı; Butlerov, Mendeleev, Arrhenius, Kekule, Semenov). Kimya bölümlerinin bağımsız bilimler olarak ayrılmasının yanı sıra, örneğin biyokimya gibi ilgili disiplinlerin gelişimi ile karakterizedir. Bu dönemde önerilen periyodik sistem elementler, değerlik teorisi, aromatik bileşikler, elektrokimyasal ayrışma, stereokimya, maddenin elektronik teorisi.

Dünyanın modern kimyasal resmi şöyle görünüyor:

1. Gaz halindeki maddeler moleküllerden oluşur. Katı ve sıvı halde sadece moleküler yapısı olan maddeler kristal kafes(C02, H20). Katıların çoğu atomik veya iyonik bir yapıya sahiptir ve makroskopik cisimler (NaCl, CaO, S) şeklinde bulunur.

2. Kimyasal element - aynı nükleer yüke sahip belirli bir atom türü. Bir elementin kimyasal özellikleri, atomunun yapısı tarafından belirlenir.

3. basit maddeler bir elementin (N 2, Fe) atomlarından oluşur. karmaşık maddeler veya kimyasal bileşikler farklı elementlerin (CuO, H 2 O) atomlarından oluşur.

4. Kimyasal olaylar veya reaksiyonlar, atom çekirdeğinin bileşimini değiştirmeden bazı maddelerin yapı ve özellik olarak diğerlerine dönüştürüldüğü işlemlerdir.

5. Reaksiyona giren maddelerin kütlesi, reaksiyon sonucu oluşan maddelerin kütlesine eşittir (kütlenin korunumu yasası).

6. Herhangi bir saf madde, üretim yönteminden bağımsız olarak, her zaman sabit bir kalitatif ve kantitatif bileşime sahiptir (bileşimin değişmezliği yasası).

Ana görev Kimya- önceden belirlenmiş özelliklere sahip maddelerin elde edilmesi ve bir maddenin özelliklerini kontrol etmenin yollarını belirlemek.

kimya eksikliği teorik temeller kimyasal reaksiyonların seyrini doğru bir şekilde tahmin etmeye ve hesaplamaya izin veren , varlığın kendisini kanıtlayan bilimlerle aynı seviyeye getirilmesine izin vermedi.

Kimyasal süreçlerin fiziksel süreçlerin toplamına indirgenmesiydi, olduğu gibi, varlığın temel ilkelerinin analizinde kimyasal görüşlerin yararsızlığını doğrudan gösterdi. Bu arada, kimyagerler bilimlerinin özelliklerini istatistiksel doğayla ilgili argümanlarla savunmaya çalıştıklarında kimyasal etkileşimler Fizikteki çoğu etkileşimden farklı olarak, dinamik yasalar nedeniyle fizikçiler, bu tür süreçleri sözde daha tam olarak açıklayan istatistiksel fiziğe hemen işaret ettiler.

Kimyasal süreçlerde etkileşen parçacıkların bağlarının katı bir geometrisinin varlığı, kimyaya özgü bir bilgi yönünü istatistiksel değerlendirmeye sokmasına rağmen, kimyanın özgüllüğü kayboldu.

Malzeme sistemlerinin bilgi fazı durumunun özünün analizi, kimyasal etkileşimlerin bilgi doğasını keskin bir şekilde vurgular. Kimyasal bir ortam olarak su, malzeme sistemlerinin bilgi-faz durumunun ilk örneği olarak, iki durumu birleştirdi: kimyasal etkileşimlerin bilgisel olanlara yakınlığı nedeniyle tam olarak sıvı ve bilgi-fazı.

Bir bilgi aşaması durumunun özelliklerini ortaya koyan fiziksel uzayın elektromanyetik bir ortamı olarak vakum, büyük olasılıkla kimyasal olanlara benzeyen süreçlerin gerçekleştiği ortama daha yakındır. Parçacıkların kimyada ve reaksiyon olarak temel parçacıkların fiziğinde karşılık gelen dönüşüm süreçlerinin tanımlanmasında uzun süredir not edilen terminolojik çakışma, ek olarak fizikte kimyasal kavramların rolünü vurgular.

Bilgi aşaması durumları arasındaki varsayılan ilişki su ortamı ve fiziksel vakumun elektromanyetik ortamı, muhtemelen D.I. tarafından hissedilen fiziksel vakumdaki eşlik eden kimyasal süreçlerdeki değişikliklere tanıklık eder. Mendeleev deneylerinde.

Sonuç olarak, dünya eterinin doğası sorununda, bazı noktalarda kimya, fiziksel görüşle ilgili olarak bile belirleyicidir.

Bu nedenle, dünyanın bilimsel bir resminin geliştirilmesinde fiziksel veya kimyasal kavramların önceliğinden bahsetmeye değmez.

Maddi sistemlerin bilgi aşamasındaki durumunun keşfi, dünya düzeni hakkındaki mevcut fikirleri büyük ölçüde tamamlar ve birçok açıdan değiştirir.

Fizik, kimya ve biyoloji alanındaki en son doğa bilimleri kavramlarını dikkate alarak, malzeme sistemlerinin bilgi evresi durumunun keşfinin felsefi ve metodolojik analizi, dünyanın modern bilimsel resminin varlığımızı bir bilgi olarak sunduğunu göstermektedir. - yapısı gereği, herhangi bir rasyonel kişi tarafından uygun gelişme düzeyine ulaşmış bir nesnenin sonsuz bilgisine izin veren kontrollü maddi dünya, yani. malzeme sistemlerinin tek bir bilgi alanıyla bağlantısını gerçekleştiren.

Kendi kendini örgütleme teorisi, dünyanın yeni bir bilimsel resminin oluşumunda eşit derecede önemli bir rol oynar. Özellikle, çeşitli nitelikteki karmaşık sistemlerde kendi kendine organizasyon süreçlerinin koordineli durumuyla ilgileniyor.

Uzun bir süre boyunca, yalnızca canlı sistemlerin kendi kendini örgütleyebileceği ve cansız doğadaki nesnelerin, inanıldığı gibi, evrimleşirlerse, yalnızca kaos ve düzensizlik yönünde olduğu kabul edildi. Bu tür sistemlerden kendi kendini organize edebilen canlı doğanın nesnelerinin nasıl ortaya çıkabileceği ve canlı ve cansız maddenin nasıl etkileşime girdiği belirsizliğini koruyordu.

Modern kavramlar kendi kendine örgütlenme, teori arasındaki çelişkiyi çözmeye izin verir. biyolojik evrim ve termodinamik. Şimdi, klasik termodinamik, daha genel bir teorinin bir tür özel durumu olarak kabul edilirse, bu teoriler dışlanmaz, ancak birbirlerini varsayarlar - denge dışı süreçlerin termodinamiği. İlk kez, canlı ve cansız doğa kavramları arasındaki geleneksel boşluğun üstesinden gelmek için bilimsel olarak kanıtlanmış bir fırsat var. Hayat artık termodinamiğin ikinci yasasına karşı bir direniş adası gibi görünmüyor.

Bu fikirlerin ve keşiflerin ışığında, V. Vernadsky'nin biyosfer ve noosfer kavramı yeni bir anlam kazanmıştır. İçinde yaşam, kozmik evrimde özel bir bileşen olarak kapatılmış ayrılmaz bir evrimsel süreç (fiziksel, jeokimyasal, biyolojik) olarak görünür. Bu bütünlüğün farkındalığı, insanlığın daha da gelişmesi için stratejiyi büyük ölçüde belirler. İnsanın ve biyosferin birlikte evrimi sorunları, yalnızca dünyada değil, yavaş yavaş baskın hale geliyor. modern bilim ve felsefede değil, aynı zamanda pratik insan faaliyeti stratejisinde.

Yirminci yüzyılın ikinci yarısından bu yana, dünyanın özel bilimsel resimleri, özerklik düzeylerini önemli ölçüde azalttı ve dünyanın bütünleşik bir genel bilimsel resminin yönlerine ve parçalarına dönüştü. Cansız doğayı, organik dünyayı ve toplumsal yaşamı karakterize eden ve (her biri kendi alanında) evrensel evrimcilik fikirlerini uygulayan bu resmin blokları halinde birleştirilirler...

İlk bakışta, durum, modern Avrupa biliminin gelişiminin ilk aşamalarının bir özelliği olarak, genel bir bilimsel olarak işlev gören dünyanın mekanik resminin bilimin başarılarının bir sentezini sağladığında, sanki tekrar ediyor. 17. - 18. yüzyıllara ait. Ancak benzerlik sadece yüzeyseldir. Dünyanın modern bilimsel resmi, tüm bilgi alanlarını birleştirme arzusuna, bunların herhangi bir bilimin ilkelerine indirgenmesine değil, farklı bilimlerin birliği ve çeşitliliğine dayanmaktadır. Dünyanın özel resimlerinin yanı sıra bağımsız bilimsel disiplinlerin her zaman var olmadığı bilinmektedir. Doğa biliminin oluşumu sırasında yoktular. Bilimin farklılaşması çağında ortaya çıktıktan sonra, dünyanın modern genel bilimsel resminin yönlerine veya parçalarına dönüşerek yavaş yavaş bağımsızlıklarını kaybetmeye başlarlar.

REFERANSLAR

1. Dünyanın bilimsel resmi nedir? Moiseev V.I., 1999

2. Dünyanın bilimsel resmini incelemenin sosyolojik yönleri. A. V. Shkurko // Bilim ve günlük yaşam, Sayı 8: Bilim ve ulusal kültür, - Nizhny Novgorod, 2006

3. Dünyanın resmi ve türleri. Pogosova K.O.

4. Astronomi ve dünyanın modern resmi (FA Tsitsin Dünyanın Astronomik resmi: yeni yönler). İnternet KAYNAĞI 1982

Tanıtım

Bilimin klasik olmayan gelişim aşamasına geçişi, dünyanın birleşik bir bilimsel resminin oluşumu için yeni ön koşullar yarattı. Uzun bir süre bu birlik fikri bir ideal olarak varlığını sürdürdü. Ancak 20. yüzyılın son üçte birinde, varlığın üç ana alanı olan cansız doğa hakkındaki fikirleri birleştirmek için gerçek olanaklar ortaya çıktı. organik dünya ve sosyal yaşam - genel bir bilimsel statüye sahip temel ilkelere dayanan bütünsel bir bilimsel tabloya.

Bu ilkeler, her bir özel bilgi dalının özelliklerini reddetmemekle birlikte, aynı zamanda farklı disiplin ontolojilerinin çeşitliliğinde değişmez olarak hareket eder. Bu tür ilkelerin oluşumu, birçok bilimsel disiplinin temellerinin yeniden düşünülmesiyle ilişkilendirildi. Aynı zamanda çağımızda meydana gelen büyük kültürel dönüşümün yönlerinden biri olarak hareket ederler.

Bilimsel bilginin sentezindeki mevcut eğilimleri kısaca karakterize edersek, bunlar, sistemik ve evrimsel yaklaşımların fikirlerini tek bir çatı altında birleştirerek, evrensel evrimcilik ilkeleri temelinde dünyanın genel bir bilimsel resmini oluşturma arzusunda ifade edilir. tüm. Çalışmam bu konuya ayrılmıştır.

Kimyayı 5 bölüme ayırmak gelenekseldir: inorganik, organik, fiziksel, analitik ve makromoleküler bileşiklerin kimyası.

Modern kimyanın en önemli özellikleri şunlardır:

1. Kimyanın ana bölümlerinin, nesnelerdeki ve araştırma yöntemlerindeki farklılığa dayanan, ayrı, büyük ölçüde bağımsız bilimsel disiplinlere ayrılması.

2. Kimyanın diğer bilimlerle entegrasyonu. Bu sürecin bir sonucu olarak ortaya çıktı: canlı organizmalardaki kimyasal süreçleri inceleyen biyokimya, biyoorganik kimya ve moleküler biyoloji. Disiplinlerin kavşağında hem jeokimya hem de kozmokimya ortaya çıktı.

3. Yeni fizikokimyasal ve fiziksel araştırma yöntemlerinin ortaya çıkışı.

4. Kuantum dalgası kavramına dayalı kimyanın teorik temelinin oluşturulması.

Kimyanın modern seviyesine gelişmesiyle birlikte, ana sorunu çözmek için dört yaklaşım seti geliştirmiştir (maddelerin özelliklerinin kökeninin incelenmesi ve önceden belirlenmiş özelliklere sahip maddelerin elde edilmesi için bu yöntemlerin geliştirilmesi).

1. Maddelerin özelliklerinin yalnızca bileşimleriyle ilişkilendirildiği bileşim doktrini. Bu düzeyde, kimyanın içeriği, geleneksel tanımıyla - kimyasal elementler ve bunların bileşikleri bilimi olarak - tükendi.

2. Yapısal kimya. Bu kavram, kimyadaki teorik kavramları birleştirerek, maddelerin özellikleri arasında sadece bileşimle değil, aynı zamanda moleküllerin yapısıyla da bir bağlantı kurar. Bu yaklaşım çerçevesinde, bir molekülün tek tek parçalarının - tek tek atomları veya tüm atom grupları - kimyasal aktivitesi kavramını içeren "reaktivite" kavramı ortaya çıktı. Yapısal konsept, kimyayı ağırlıklı olarak analitik bir bilimden sentetik bir bilime dönüştürmeyi mümkün kıldı. Bu yaklaşım nihayetinde birçok organik maddenin sentezi için endüstriyel teknolojiler yaratmayı mümkün kıldı.

3. Kimyasal süreçlerin doktrini. Bu kavram çerçevesinde, fiziksel kinetik ve termodinamik yöntemleri kullanılarak, kimyasal dönüşümlerin yönünü ve hızını etkileyen faktörler ve bunların sonuçları belirlenmiştir. Kimya, reaksiyonları kontrol etme mekanizmalarını ve elde edilen maddelerin özelliklerini değiştirmek için önerilen yolları ortaya çıkardı.

4. Evrimsel kimya. Kimyanın kavramsal gelişiminin son aşaması, içinde yaşayan doğanın kimyasında uygulanan bazı ilkelerin kullanımı ile ilişkilidir. Evrimsel kimya çerçevesinde, kimyasal dönüşümler sürecinde reaksiyon katalizörlerinin kendini geliştirmesinin gerçekleştiği bu koşullar için bir araştırma yapılır. Esasen, canlı organizmaların hücrelerinde meydana gelen kimyasal süreçlerin kendi kendine organizasyonundan bahsediyoruz.