Химия как естественная наука
Природа – это все, что нас окружает. Все, на чем остановится ваш взгляд, является или творением природы, или его создал человек. Человек всегда изучал окружающий мир, он размышлял над природными явлениями, сравнивал свойства предметов, которые наблюдал, искал их применение в своей жизни – человек приобретал знания о природе. За многие столетия накопилось немало знаний о природе, поэтому возникла необходимость их разграничить. Так образовались отдельные науки: ботаника, зоология, физика, астрономия, география, химия. Каждая наука решает круг задач. Все вместе они позволяют узнать природу. Биология изучает растительный, животный мир и человека. Что же изучает химия? Химия – одна из естественных наук. Она изучает вещества, закономерности их превращения и применения.
Если бросить в почву крошечное семя, оно прорастет и превратится в растение. Растение в процессе роста из воды, углекислого газа и других веществ почвы под действием света образует белки, жиры, углеводы, витамины, кислород. Эти вещества необходимы для жизни животных и человека. Каждое растение – это как большая «фабрика» питательных веществ.
Дерево. Из крохотных семян произрастает гигантская секвойя. Она достигает высотой более ста метров, диаметр ствола 11 метров. Из древесины одной секвой можно выстроить 50 домов на 6 комнат. Ее кора огнестойка как асбест. Живое это дерево около 3000 лет.
Как происходит это странное превращение одних веществ в другие, ботаника объяснить не может. Эту задачу выполняет химия.
Жизнь представляет собой сложную цепь химических превращений. Все живые организмы поглощают из окружающей среды одни вещества и выделяют другие, поэтому изучение жизнедеятельности организмов невозможно без изучения происходящих в них химических процессов.
Следовательно, все биологические процессы неразрывно связаны с постоянно происходящими в организме химическими превращениями. Каждое движение, мнение, сокращение мышц, обеспечение энергией связано со сложными химическими превращениями в клетках организма и даже с прекращением жизни, химические реакции в организме не прекращаются. Химические процессы обеспечивают жизнь на земле.
Химия тесно связана с естественными науками. Между естественными науками нет четких границ. Физика, химия и биология только на первый взгляд могут показаться далекими друг от друга. Все они имеют дело с природными объектами. Это отличает естественные науки от других наук (истории, экономики), которые изучают то, что создано человеком. К примеру, открытие и исследование параметров атомов до этого считалось задачей химиков. Однако из известных на сегодняшний день видов атомов часть открыта физиками, а часть – химиками. Превращение веществ всегда сопровождается физическими явлениями: выделением или впитыванием света, изменением состояния веществ. Некоторые физические явления – электрический ток, теплота, свет, выделяющийся при сгорании веществ, также являются результатом химических процессов.
Светлячки излучают холодный свет без потерь энергии.
Современная химия добилась больших успехов потому, что она широко использует физические и математические методы. Для синтеза химических веществ ученые руководствуются точными математическими расчетами, позволяющими предположить конечный результат. Химия занимает центральное место среди естественных наук. Она совмещает физические и химические представления с биологическими и геологическими процессами, явлениями живой и неживой природы. На стыках биологии и химии возникла биохимия, физики и химии – физическая химия, химии и географии – геохимия, химии и астрономии – космохимия.
Современная наука разработала столь совершенные способы распознавания веществ, что последние можно обнаружить даже на других планетах, звездах, кометах. Таким образом, был обнаружен водород на Солнце, углекислый газ – на Марсе, воду – на Юпитере. На современных химических заводах за работой аппаратов следят компьютеры. Химия оказывает помощь биологическим наукам, медицине в решении их проблем. Природа едина, поэтому мы всегда должны помнить о том, что невозможно разобраться в устройстве окружающего мира, погрузившись только в одну из областей человеческого знания.
Химия в окружающем мире
Приходилось ли слышать вам такое выражение: «Химия вокруг нас»? Действительно, трудно представить жизнь современного человека без множества вещей, к которым химия имеет прямое отношение. В повседневной жизни мы постоянно используем разнообразные вещества, например воду, поваренную соль, сахар, соду, изделия из металла, моющие средства, средства личной гигиены, лаки, краски, лекарственные препараты. Нам необходима еда, одежда, обувь, средства комфорта. Многие вещества есть в природе в большом количестве, других – немного, но есть и такие, которые в природе не встречаются. Растительный и животный мир дает самое необходимое для нашего существования – пищу. Одежду и обувь раньше изготовляли только из природных материалов – растительных волокон, шерсти и кожи животных. Теперь все больше выпускают изделий из искусственных материалов, которых в природе нет. Их производят на химических заводах из нефти, каменного угля и природного газа. Этому научила нас химия.
С развитием промышленности все больше растет спрос на материалы, которых в свободном состоянии в природе нет. Ученые-химики изучают природные и искусственные вещества, процессы превращения веществ. Они выявляют причины и закономерности таких преобразований, исследуют особенности их протекания в зависимости от состава, строения и свойств веществ, температуры, давления и других факторов. Открытие законов превращения одних веществ в другие дает возможность управлять этими процессами, добывать необходимые вещества с заданными свойствами.
В настоящее время без развития химии невозможно развитие топливно-энергетического комплекса, металлургии, транспорта, связи, строительства, сферы быта и т.д. Химическая индустрия снабжает народное хозяйство большое количество самых разнообразных материалов. Развитие современного химического производства тесно связано с развитием электроники, измерительной техники и приборостроения. Химия позволяет решать многие проблемы хозяйственной жизни общества в целом и каждого человека в частности. Без химии современная цивилизация просто невозможна.
Однако следует помнить, что только разумное использование знаний по химии будет способствовать росту народного богатства. Напротив, бесконтрольное применение химических веществ часто приводит к загрязнению окружающей среды, что негативно влияет на жизнь растений, животных и людей.
Значение химии для человека вытекает из задач, которые он решает.
Благодаря химии мы умеем превращать вещества в такие, которых в природе нет или очень мало. Химия кормит, поит, одевает, обувает, строит, добывает полезные ископаемые, позволяет лететь в космос и опускаться на дно океанов. Сегодня нельзя назвать ни одной сферы производства, где человек не сталкивался бы с химией. Наша жизнь, здоровье связано с многочисленными веществами, которые существуют вокруг, и химическими процессами, происходящими вокруг и внутри нас.
Знания по химии широко используются в биологии, медицине и других областях науки. Ученым, работающим над выведением новых сортов растений, пород животных, раскрывают причины заболеваний и разрабатывают методы их лечения, необходимо знать химию.
В современной химии выделилось несколько самостоятельных направлений, важнейшими из которых неорганическая химия, органическая химия, химия полимеров, аналитическая химия, биохимия, электрохимия, коллоидная химия и т.д.
Химическая промышленность выпускает несколько десятков тысяч наименований веществ и материалов, используемых в легкой промышленности (изготовление искусственных кож, волокон и тканей, синтетического каучука, косметики и т.п.), строительстве (растворители, краски, пластмассы, отделочные детали, клеи), пищевой промышленности (маргарин, сода, пищевые красители, стабилизаторы кислотности, ароматизаторы, подсластители, разрыхлители для теста, фруктовые эссенции и др.), в радиоэлектронике, машино- и ракетостроении (материалы с заданными свойствами, жаро- и химически стойкие, сверхчистые), нефтепереработке (производство бензина, мазута).
Сельское хозяйство помимо минеральных удобрений для повышения урожайности культурных растений получает от химической промышленности пестициды, фунгициды, стимуляторы роста.
Медицина. Благодаря достижениям химии стал возможным синтез лекарственных препаратов, специальных тканей (бактерицидные, кровоостанавливающие), дезинфицирующих средств, витаминов, гормонов, искусственных протезов.
В быту широкое применение получили синтетические моющие средства, пластмассовые изделия, лаки, краски, пасты разного назначения и т.д.
Защита окружающей среды. В связи с научно-техническим прогрессом усилилось влияние человека на природу, что повлекло за собой негативные последствия. Химия помогает разработать научно обоснованные методы природопользования и охраны окружающей среды.
Знания химии необходимы всем людям, независимо от специальности по многим причинам. Во-первых, без них невозможно формирование научного мировоззрения; во-вторых, эти знания обеспечивают рациональное поведение, а во многих случаях и безопасность в повседневной жизни; в-третьих, они являются основой экологических знаний.
Итог
Химия – наука о природе.
- Что изучает химия?
- Почему химия относится к естественным наукам?
- Приведите примеры природных и искусственных веществ.
- Какие правила поведения следует соблюдать в химическом кабинете?
- В каком случае влияние химии на природу может оказаться отрицательным?
- Назовите продукты химической промышленности, используемые в повседневной жизни.
Любознательным
Существует несколько версий происхождения слова «химия». Впервые термин «химия» упоминается в трактате, датированном примерно 400 годом до н. э. В книгах черной магии описывались приемы «тайного искусства», которое якобы похитил у Ноя сын Хам и продал ее египетским жрецам. Отсюда и название «Хамовое ремесло».
Есть мнение, что название «химия» происходит от слова «хеми», или «хума», которым древние египтяне называли свою страну а также нильский ил («гумус»). Отсюда «химия» – черное, как земля, «египетское искусство», имеющее дело с разными минералами, металлами и другими продуктами земных недр.
Следует заметить, что и в древнегреческом языке есть немало слов, подобных «химии». Так, слова «химос» или «хюмос» означают «жидкость», «сок», а «хима» или «хюма» – «литье», а также «поток», «река». Отсюда: «химия» – это наука, изучающая растворы, а также выплавка и литье металлов. Слово «химевсис» означало «смешивание» – необходимый процесс во многих химических производствах.
В настоящее время термин «химия» употребляют в следующих значениях:
- как сокращенное название отрасли промышленности (химическая промышленность), производящей необходимые для человека вещества;
- как науку и учебный предмет в школе и вузах.
