Šta je hemija? Hemija s-elemenata Šta je hemija kao predmet.

Hemija s-elemenata.

Tipični predstavnici, aplikacija.

Akhmetdinova Yu., Gataullina O., Solodovnikov A.

Opće karakteristike elemenata IA i IIA grupa

Grupa IA uključuje litijum, natrijum, kalijum, rubidijum i cezijum. Ovi elementi se nazivaju alkalnim elementima. U istu grupu spada i umjetno dobiveni malo proučeni radioaktivni (nestabilni) element francij. Ponekad je i vodonik uključen u grupu IA. Dakle, ova grupa uključuje elemente iz svakog od 7 perioda.

Grupa IIA uključuje berilijum, magnezijum, kalcijum, stroncijum, barijum i radijum. Posljednja četiri elementa imaju naziv grupe - zemnoalkalni elementi.

Četiri od ovih trinaest elemenata su najzastupljenija u zemljinoj kori: Na ( w=2,63%), K ( w= 2,41%), Mg ( w= 1,95%) i Ca ( w= 3,38%). Ostali su mnogo rjeđi, a francij se uopće ne nalazi.

Orbitalni radijusi atoma ovih elemenata (osim vodonika) variraju od 1,04 A (za berilijum) do 2,52 A (za cezijum), odnosno za sve atome prelaze 1 angstrom. To dovodi do činjenice da su svi ovi elementi pravi metalni elementi, a berilij je amfoterni metalni element. Opća valentna elektronska formula elemenata grupe IA je ns 1, i grupa IIA elemenata – ns 2 .

Velika veličina atoma i mali broj valentnih elektrona dovode do činjenice da atomi ovih elemenata (osim berilija) imaju tendenciju da odustanu od svojih valentnih elektrona. Atomi elemenata grupe IA najlakše odustaju od svojih valentnih elektrona, dok jednonabijeni kationi nastaju od atoma alkalnih elemenata, a dvonabijeni kationi nastaju od atoma zemnoalkalnih elemenata i magnezijuma. Oksidacijsko stanje u jedinjenjima alkalnih elemenata je +1, a kod elemenata IIA grupe je +2.

Jednostavne supstance koje formiraju atomi ovih elemenata su metali. Litijum, natrijum, kalijum, rubidijum, cezijum i francijum nazivaju se alkalnim metalima jer su njihovi hidroksidi alkalije. Kalcijum, stroncijum i barijum se nazivaju zemnoalkalni metali. Hemijska aktivnost ovih supstanci raste kako se povećava atomski radijus.

Od hemijskih svojstava ovih metala najvažnija su njihova redukciona svojstva. Alkalni metali su najjači redukcioni agensi. Metali elemenata IIA grupe su takođe prilično jaki redukcioni agensi.

Više detalja o svojstvima pojedinih s-elemenata možete pronaći u bazi podataka

HEMIJA

nauka koja proučava strukturu supstanci i njihove transformacije, praćene promjenama u sastavu i (ili) strukturi. Chem. svete stvari (njihove transformacije; vidi Hemijske reakcije) određene su pogl. arr. spoljašnje stanje elektronske ljuske od atoma i molekula koje tvore supstance; stanje jezgara i unutrašnje elektrona u hemiji procesi ostaju gotovo nepromijenjeni. Hemijski objekat istraživanja su hemijski elementi i njihove kombinacije, odnosno atomi, jednostavni (jednoelementni) i složeni (molekuli, radikalni joni, karbeni, slobodni radikali) hemijski. jedinjenja, njihove kombinacije (saradnici, solvati, itd.), materijali itd. Broj hemikalija. conn. ogroman i stalno raste; pošto X sam stvara svoj objekat; do kraja 20ti vijek poznato cca. 10 miliona hemikalija veze.
X. kao nauka i industrija ne postoji dugo (oko 400 godina). Međutim, chem. znanja i hemije praksa (kao zanat) može se pratiti hiljadama godina unazad, a u primitivnom obliku pojavili su se zajedno sa Homo sapiensom u procesu njegove interakcije. sa okolinom. Stoga se striktna definicija X. može zasnivati ​​na širokom, vanvremenskom, univerzalnom značenju – kao oblasti prirodnih nauka i ljudske prakse povezane sa hemijom. elemenata i njihovih kombinacija.
Reč "hemija" dolazi ili od imena starog Egipta "Hem" ("tamno", "crno" - očigledno, od boje tla u dolini reke Nil; značenje imena je "egipatska nauka") , ili iz starogrčkog. Chemeia - umjetnost topljenja metala. Moderna ime X. je izvedeno iz kasne lat. chimia i internacionalna je, npr. njemački Chemie, francuski chimie, engleski hemija Izraz "X." prvi put korišćen u 5. veku. grčki alhemičar Zosima.

Istorija hemije. Kao iskustvena praksa, Xing je nastao s počecima ljudskog društva (upotreba vatre, kuhanje, štavljenje kože) i, u obliku zanata, rano je postigao sofisticiranost (proizvodnja boja i emajla, otrova i lijekova). U početku su ljudi koristili hemikalije. promjene u biol. predmeta (, truleži), a uz potpuno ovladavanje vatrom i sagorijevanjem - kemijskim. procesi sinterovanja i fuzije (proizvodnja grnčarije i stakla), topljenje metala. Sastav staroegipatskog stakla (4 hiljade godina prije nove ere) ne razlikuje se bitno od sastava modernog stakla. staklo za flašu. U Egiptu već 3 hiljade godina p.n.e. e. topio u velikim količinama koristeći ugalj kao redukciono sredstvo (samorodni bakar se koristio od pamtivijeka). Prema klinopisnim izvorima, razvijena proizvodnja gvožđa, bakra, srebra i olova postojala je u Mesopotamiji takođe 3 hiljade godina pre nove ere. e. Savladavanje hemije procesi proizvodnje bakra, a zatim i gvožđa, bili su faze u evoluciji ne samo metalurgije, već i civilizacije u celini, menjajući uslove života ljudi, utičući na njihove težnje.
Istovremeno su se pojavile i teorijske teorije. generalizacije. Na primjer, kineski rukopisi iz 12. stoljeća. BC e. izvještaj "teoretski" sistemi izgradnje „osnovnih elemenata“ (vatra, drvo i zemlja); U Mezopotamiji se rodila ideja o nizovima parova suprotnosti, interakciji. koje „sačinjavaju svet“: muško i žensko, toplota i hladnoća, vlaga i suvoća, itd. Ideja (astrološkog porekla) o jedinstvu fenomena makrokosmosa i mikrokosmosa bila je veoma važna.
Konceptualne vrijednosti također uključuju atomističke vrijednosti. doktrina koja je razvijena u 5. veku. BC e. Starogrčki filozofi Leukip i Demokrit. Predložili su analognu semantiku. model strukture stvari, koji ima duboko kombinatorno značenje: kombinacije, prema određenim pravilima, malog broja nedjeljivih elemenata (atoma i slova) u spojeve (molekule i riječi) stvaraju informacijsko bogatstvo i raznolikost (stvari). i jezicima).
U 4. veku. BC e. Aristotel je stvorio hemiju. sistem zasnovan na “principu”: suvoća - i hladnoća - toplota, uz pomoć parnih kombinacija od kojih je u "primarnoj materiji" izveo 4 osnovna elementa (zemlja, voda i vatra). Ovaj sistem je postojao gotovo nepromijenjen 2 hiljade godina.
Nakon Aristotela, vodstvo u hemiji. znanje je postepeno prelazilo iz Atine u Aleksandriju. Od tada su stvoreni recepti za dobijanje hemikalija. nastaju institucije (poput Serapisovog hrama u Aleksandriji, Egipat), koje se bave aktivnostima koje će Arapi kasnije nazvati "al-hemija".
U 4.-5. vijeku. chem. znanje prodire u Malu Aziju (zajedno sa nestorijanizmom), filozofske škole nastaju u Siriji, prevodeći grčki. prirodna filozofija i prenesena hemija. znanje Arapima.
U 3.-4. vijeku. nastao alhemija - filozofski i kulturni pokret koji kombinuje misticizam i magiju sa zanatom i umetnošću. Alhemija je to donela. doprinos laboratoriji. vještina i tehnika, dobijanje mnogih čistih hemikalija. in-in. Alhemičari su dopunili Aristotelove elemente sa 4 principa (ulje, vlaga i sumpor); kombinacije ovih mističnih elementi i principi odredili su individualnost svakog ostrva. Alhemija je imala značajan uticaj na formiranje zapadnoevropske kulture (spoj racionalizma sa misticizmom, znanja sa kreacijom, specifični kult zlata), ali se nije proširila u drugim kulturnim krajevima.
Jabir ibn Hayyan, ili na evropskom Geber, Ibn Sina (Avicena), Abu ar-Razi i drugi alhemičari uveli su hemiju. svakodnevni život (iz urina), barut, pl. , NaOH, HNO3. Geberove knjige, prevedene na latinski, uživale su ogromnu popularnost. Od 12. veka Arapska alhemija počinje gubiti praktičnost. smjer, a sa njim i vodstvo. Prodirući preko Španije i Sicilije u Evropu, podstiče rad evropskih alhemičara, od kojih su najpoznatiji R. Bacon i R. Lull. Od 16. veka razvija se praktični razvoj. Evropska alhemija, podstaknuta potrebama metalurgije (G. Agricola) i medicine (T. Paracelsus). Potonji je osnovao farmakološki grana hemije - jatrohemija, i zajedno sa Agrikolom je zapravo delovao kao prvi reformator alhemije.
X. kao nauka nastao je tokom naučne revolucije 16. i 17. veka, kada je u zapadnoj Evropi nastala nova civilizacija kao rezultat niza blisko povezanih revolucija: religijske (reformacije), koja je dala novo tumačenje pobožnosti zemaljski poslovi; naučne, što je dalo novu, mehaničku. slika sveta (heliocentrizam, beskonačnost, podređenost prirodnim zakonima, opis na jeziku matematike); industrijski (pojava fabrike kao sistema mašina koje koriste fosilnu energiju); socijalni (uništenje feudalnog i formiranje buržoaskog društva).
X. je, slijedeći fiziku G. Galilea i I. Newtona, mogao postati nauka samo putem mehanizma, koji je postavio osnovne norme i ideale nauke. U X. je bilo mnogo teže nego u fizici. Mehanika se lako apstrahuje od karakteristika pojedinačnog objekta. U X. svaki privatni objekat (in-in) je individualnost, kvalitativno različita od drugih. X. nije mogao da izrazi svoju temu čisto kvantitativno i kroz svoju istoriju ostao je most između sveta kvantiteta i sveta kvaliteta. Međutim, nade antimehaničara (od D. Dideroa do W. Ostwalda) da će X. postaviti temelje drugačijeg, nemehaničkog. nauke se nisu materijalizirale, a X. se razvijao u okvirima definiranim Newtonovom slikom svijeta.
Više od dva stoljeća X. je razvijao ideju o materijalnoj prirodi svog predmeta. R. Boylea, koji je postavio temelje racionalizma i eksperimentiranja. metodom u X., u svom djelu “Skeptični hemičar” (1661.) razvio je ideje o hemiji. atomi (telešca), čije razlike u obliku i masi objašnjavaju kvalitete pojedinih supstanci. Atomistic ideje u X. bile su ideološki osnažene. uloga atomizma u evropskoj kulturi: čovjek-atom je model čovjeka, koji čini osnovu nove društvene filozofije.
Metalurški X., koji se bavio procesima sagorevanja, oksidacije i redukcije, kalcinacijom - kalcinacijom metala (X. se zvao pirotehnika, odnosno vatrena umetnost) - skrenuo je pažnju na gasove koji nastaju tokom ovog procesa. J. van Helmont, koji je uveo koncept "gasa" i otkrio ga (1620), postavio je temelje pneumatike. hemija. Boyle je u svom djelu “Vatra i plamen odmjereni na vagi” (1672), ponavljajući eksperimente J. Reya (1630) o povećanju mase metala tokom pečenja, došao do zaključka da se to događa zbog “hvatanja težih čestica plamena od metala.” Na granici 16-17 vijeka. G. Stahl formuliše opštu teoriju X. - teoriju flogistona (kalorične, tj. „zapaljive materije“ koja se uklanja uz pomoć vazduha iz supstanci tokom njihovog sagorevanja), koja je oslobodila X. od 2 hiljade godina trajanja Aristotelovih sistema. Iako je M.V. Lomonosov, nakon što je ponovio eksperimente pečenja, otkrio zakon održanja mase u hemiji. p-cije (1748) i bio u stanju da da ispravno objašnjenje procesa sagorevanja i oksidacije kao interakcije. in-va sa česticama vazduha (1756), poznavanje sagorevanja i oksidacije bilo je nemoguće bez razvoja pneumatike. hemija. Godine 1754. J. Black (ponovno) je otkrio ugljični dioksid ("fiksni zrak"); J. Priestley (1774) - , G. Cavendish (1766) - ("zapaljivi zrak"). Ova otkrića su pružila sve potrebne informacije da se objasne procesi sagorevanja, oksidacije i disanja, što je A. Lavoisier učinio 1770-90-ih, čime je efektivno zatrpao teoriju flogistona i stekao slavu „oca modernog X. ”
Na pocetak 19. vijek pneumatohemija i proučavanje sastava supstanci su hemičare približili razumevanju te hemije. elementi se kombinuju u određenim, ekvivalentnim omjerima; formulisani su zakoni konstantnosti kompozicije (J. Prust, 1799-1806) i volumetrijskih odnosa (J. Gay-Luc-sac, 1808). Konačno, J. Dalton, Most. u potpunosti izložio svoj koncept u eseju “Novi sistem hemijske filozofije” (1808-27), uvjerio svoje savremenike u postojanje atoma, uveo pojam atomske težine (mase) i vratio u život koncept elementa, ali u sasvim drugom smislu - kao skup atoma istog tipa .
Hipoteza A. Avogadra (1811, prihvaćena od strane naučne zajednice pod uticajem S. Cannizzara 1860) da su čestice jednostavnih gasova molekule dva identična atoma, razrešila je niz kontradiktornosti. Slika materijalne prirode hemije. objekat je završen otvaranjem period. hemijski zakon elemenata (D.I. Mendeljejev, 1869). On je povezao količine. mjera () sa kvalitetom (hemijska svojstva), otkrila je značenje pojma hemikalije. element, dao je hemičaru teoriju velike prediktivne moći. X. postao moderan. nauka. Periodično zakon je legitimirao X.-ovo vlastito mjesto u sistemu nauka, rješavajući latentni sukob kemije. stvarnost sa normama mehanizma.
Istovremeno se tragalo za uzrocima i silama hemikalija. interakcije. Pojavio se dualizam. (elektrohemijska) teorija (I. Berzelius, 1812-19); uvedeni su pojmovi "" i "hemijska veza" koji su ispunjeni fizičkim značenje s razvojem teorije atomske strukture i kvantnog X. Prethodila su im intenzivna istraživanja org. u-u 1. poluvremenu. 19. vijeka, što je dovelo do podjele X. na 3 dijela: neorganska hemija, organska hemija I analitička hemija(do 1. polovice 19. stoljeća, potonji je bio glavni dio X.). New empiric. materijal (supstituciona rješenja) se nije uklapao u Berzeliusovu teoriju, pa su uvedene ideje o grupama atoma koji djeluju u otopinama kao cjelini - radikalima (F. Wöhler, J. Liebig, 1832). Ove ideje je C. Gerard (1853) razvio u teoriju tipova (4 tipa), čija je vrijednost bila u tome što se lako povezivala s konceptom valencije (E. Frankland, 1852).
U 1. poluvremenu. 19. vijek otkriven je jedan od najvažnijih fenomena X. kataliza(sam termin je predložio Berzelius 1835. godine), koji je vrlo brzo našao široku praktičnu upotrebu. aplikacija. Svi R. 19. vijek Uporedo sa važnim otkrićima novih supstanci (i klasa), kao što su boje (V. Perkin, 1856), izneti su koncepti važni za dalji razvoj X. Godine 1857-58, F. Kekule je razvio teoriju valencije primijenjenu na org. v-vi, ustanovili su tetravalentnost ugljika i sposobnost njegovih atoma da se međusobno vežu. Ovo je utrlo put teoriji hemije. strukture org. conn. (teorija konstrukcija), sagradio A. M. Butlerov (1861). Kekule je 1865. objasnio prirodu aromatika. conn. J. van't Hoff i J. Le Bel, postulirajući tetraedar. građevine (1874.), utro put trodimenzionalnom prikazu strukture ostrva, postavljajući temelje stereohemija kao važan dio X.
Svi R. 19. vijek Istovremeno, istraživanja u oblasti hemijska kinetika I termohemija. L. Wilhelmy je proučavao kinetiku hidrolize ugljikohidrata (prvi put dajući jednačinu za brzinu hidrolize; 1850), a K. Guldberg i P. Waage formulirali su zakon djelovanja mase 1864-67. G. I. Hess je 1840. otkrio osnovni zakon termohemije, M. Berthelot i V. F. Luginin proučavali su topline mnogih. okruzi. Istovremeno, radite dalje koloidna hemija, fotohemija I elektrohemija, Krim je nastao još u 18. veku.
Stvaraju djela J. Gibbsa, Van't Hoffa, V. Nernsta i drugih hemijski Studije električne provodljivosti otopina i elektrolize dovele su do otkrića elektrolize. disocijacije (S. Arrhenius, 1887). Iste godine, Ostwald i Van't Hoff osnivaju prvi časopis posvećen fizička hemija, i oblikovala se kao samostalna disciplina. K ser. 19. vijek uobičajeno je da se pripisuje porijeklo agrohemija I biohemija, posebno u vezi s Liebigovim pionirskim radom (1840-ih) na enzimima, proteinima i ugljikohidratima.
19. vijek po pravu m.b. nazvan stoljećem hemijskih otkrića. elementi. Tokom ovih 100 godina otkriveno je više od polovine (50) elemenata koji postoje na Zemlji. Poređenja radi: u 20. veku. Otkriveno je 6 elemenata, u 18. veku - 18, pre 18. veka - 14.
Izvanredna otkrića u fizici na kraju. 19. vijek (X-zrake, elektron) i razvoj teor. ideje (kvantna teorija) dovele su do otkrića novih (radioaktivnih) elemenata i fenomena izotopije, pojave radiohemija I kvantna hemija, nove ideje o strukturi atoma i prirodi hemije. veze, što je dovelo do razvoja modernih X. (hemija 20. vijeka).
Uspjesi X. 20. vijeka. povezan sa napredovanjem analita. X. i fizičke metode proučavanja supstanci i uticaja na njih, prodiranje u mehanizme procesa, uz sintezu novih klasa supstanci i novih materijala, diferencijaciju hemikalija. discipline i integracija X. sa drugim naukama, zadovoljavajući potrebe modernog vremena. industrija, inženjering i tehnologija, medicina, građevinarstvo, poljoprivreda i druge sfere ljudske aktivnosti u novim hemikalijama. znanja, procesa i proizvoda. Uspješna primjena novih fizikalnih metode utjecaja dovele su do formiranja novih važnih pravaca X., npr. radijaciona hemija, hemija plazme. Zajedno sa X. niskim temperaturama ( kriohemija) i X. visoki pritisci (vidi. pritisak), sonohemija (vidi Ultrazvuk), laserska hemija itd. počeli su formirati novo područje - X. ekstremni udari, koje igra veliku ulogu u dobijanju novih materijala (npr. za elektroniku) ili starih vrijednih materijala sa relativno jeftinim sintetičkim materijalima. (npr. dijamanti ili metalni nitridi).
Jedno od prvih mjesta u X. zauzimaju problemi predviđanja funkcionalnih svojstava predmeta na osnovu poznavanja njegove strukture i utvrđivanja strukture predmeta (i njegove sinteze) na osnovu njegove funkcionalne namjene. Rješenje ovih problema povezano je s razvojem kvantnih kemijskih proračuna. metode i nove teorijske pristupi, s uspjehom u ne-org. i org. sinteza. Razvija se rad na genetskom inženjeringu i sintezi jedinjenja. sa neobičnom strukturom i svojstvima (na primjer, visoke temperature superprovodnici). Metode zasnovane na matrična sinteza, kao i korištenje ideja planarna tehnologija. Metode koje simuliraju biohemiju se dalje razvijaju. okruzi. Napredak u spektroskopiji (uključujući skeniranje tunela) otvorio je izglede za "dizajn" supstanci na pristaništu. nivou, dovela je do stvaranja novog pravca u X. - tzv. nanotehnologija. Za kontrolu hemikalija procesima kako u laboratoriji tako iu industriji. skali, principi počinju da se koriste. i molitva. organiziranje ansambala reagujućih molekula (uključujući pristupe zasnovane na termodinamika hijerarhijskih sistema).
Hemija kao sistem znanja o supstancama i njihovim transformacijama. Ovo znanje sadržano je u fondu činjenica - pouzdano utvrđenih i provjerenih informacija o hemiji. elementi i spojevi, njihova stanja i ponašanje u prirodi i umjetnosti. okruženja Kriterijumi za pouzdanost činjenica i metode za njihovu sistematizaciju stalno se razvijaju. Velike generalizacije koje pouzdano povezuju velike skupove činjenica postaju znanstveni zakoni, čija formulacija otvara nove faze X. (na primjer, zakoni održanja mase i energije, Daltonovi zakoni, Mendeljejevljev periodični zakon). Teorije koje koriste specifične koncepte, objašnjavaju i predviđaju činjenice iz specifičnije predmetne oblasti. U stvari, eksperimentalno znanje postaje činjenica tek kada dobije teorijsko znanje. interpretacija. Dakle, prva hem. teorija - teorija flogistona, iako netačna, doprinijela je formiranju X., jer je povezala činjenice u sistem i omogućila formulisanje novih pitanja. Strukturalna teorija (Butlerov, Kekule) je organizovala i objasnila ogromnu količinu organizacionog materijala. X. i odredio brzi razvoj hemije. sinteza i proučavanje strukture org. veze.
X. jer je znanje veoma dinamičan sistem. Evolucionu akumulaciju znanja prekidaju revolucije – duboko restrukturiranje sistema činjenica, teorija i metoda, sa pojavom novog skupa koncepata ili čak novog stila razmišljanja. Dakle, revoluciju su izazvali radovi Lavoisiera (materijalistička teorija oksidacije, uvođenje kvantitativnih eksperimentalnih metoda, razvoj kemijske nomenklature), otkriće periodike. Mendeljejevljev zakon, stvaranje na početku. 20ti vijek novi analiti metode (mikroanaliza, ). Revolucijom se može smatrati i pojava novih oblasti koje razvijaju novu viziju subjekta X i utiču na sve njegove oblasti (na primer, pojava fizičkog X na osnovu hemijske termodinamike i hemijske kinetike).
Chem. znanje ima razvijenu strukturu. Okvir X. sastoji se od osnovnih hemikalija. discipline koje su se razvile u 19. vijeku: analitičke, neorg., org. i fizički X. Nakon toga, tokom evolucije strukture A., formiran je veliki broj novih disciplina (na primjer, kristalna hemija), kao i nova grana inženjerstva - hemijska tehnologija.
Veliki skup istraživačkih područja raste u okviru disciplina, od kojih su neke uključene u jednu ili drugu disciplinu (na primjer, X. elementarno organsko jedinjenje - dio org. X.), druge su multidisciplinarne prirode, tj. zahtijevaju objedinjavanje u jednu studiju naučnika iz različitih disciplina (na primjer, proučavanje strukture biopolimera korištenjem kompleksa složenih metoda). Drugi su interdisciplinarni, odnosno zahtijevaju obuku specijaliste novog profila (npr. X. nervni impuls).
Pošto je skoro sve praktično ljudska aktivnost je povezana sa upotrebom materije kao supstanci, hemikalija. znanja su neophodna u svim oblastima nauke i tehnologije koje ovladavaju materijalnim svetom. Stoga je danas X. postao, uz matematiku, skladište i generator takvog znanja, koje „prožima“ gotovo čitavu ostalu nauku. Odnosno, izdvajajući X. kao skup oblasti znanja, možemo govoriti i o hemiji. aspekt većine drugih oblasti nauke. Postoje mnoge hibridne discipline i polja na "granicama" X.
U svim fazama razvoja kao nauke, X. doživljava snažan uticaj fizičke nauke. nauke - prvo Njutnova mehanika, zatim termodinamika, atomska fizika i kvantna mehanika. Atomska fizika pruža znanje koje je dio temelja X., otkriva značenje periodičnosti. zakona, pomaže u razumijevanju obrazaca rasprostranjenosti i distribucije hemikalija. elemenata u svemiru, što je predmet nuklearne astrofizike i kosmohemija.
Fundam. X. je bio pod utjecajem termodinamike, koja postavlja temeljna ograničenja mogućnosti kemijskih reakcija. r-cije (hemijska termodinamika). X., čiji je cijeli svijet prvobitno bio povezan s vatrom, brzo je savladao termodinamiku. način razmišljanja. Van't Hoff i Arrhenius su povezali proučavanje brzine reakcija (kinetike) -X sa termodinamikom. dobio savremeno način proučavanja procesa. Studij hemije kinetika je zahtijevala uključivanje mnogih privatnih fizikalnih naučnika. discipline kako bi razumjeli procese prijenosa tvari (vidi, na primjer, Difuzija, prijenos mase Proširenje i produbljivanje matematizacije (na primjer, upotreba matematike. modeliranje, teorija grafova) omogućava nam da govorimo o formiranju mat. X. (predvidio ga je Lomonosov, nazvavši jednu od svojih knjiga „Elementi matematičke hemije“).

Jezik hemije. Informacioni sistem. Predmet X. - elementi i njihova jedinjenja, hemijski. interakcija ovih objekata - ima ogromnu i brzo rastuću raznolikost. Jezik L. je shodno tome složen i dinamičan. Njegov rječnik uključuje ime. elemenata, jedinjenja, hemikalija. čestice i materijali, kao i koncepti koji odražavaju strukturu objekata i njihovu interakciju. Jezik X. ima razvijenu morfologiju - sistem prefiksa, sufiksa i završetaka koji omogućavaju izražavanje kvalitativne raznolikosti hemije. svijet sa velikom fleksibilnošću (vidi Hemijska nomenklatura). X. rječnik je preveden na jezik simbola (znakovi, ph-l, ur-nium), koji omogućavaju zamjenu teksta vrlo kompaktnim izrazom ili vizualnom slikom (na primjer, prostornim modelima). Stvaranje naučnog jezika X. i metode bilježenja informacija (prvenstveno na papir) jedan je od velikih intelektualnih podviga evropske nauke. Međunarodna zajednica hemičara uspjela je uspostaviti konstruktivan rad širom svijeta u tako kontroverznoj stvari kao što je razvoj terminologije, klasifikacije i nomenklature. Pronađena je ravnoteža između svakodnevnog jezika, istorijskih (trivijalnih) hemijskih naziva. spojeva i njihovih strogih oznaka formula. Stvaranje X. jezika je nevjerovatan primjer kombinacije vrlo visoke mobilnosti i napretka sa stabilnošću i kontinuitetom (konzervativnost). Moderna chem. Jezik omogućava da se ogromna količina informacija zapiše vrlo kratko i nedvosmisleno i razmjenjuje između hemičara širom svijeta. Stvorene su mašinski čitljive verzije ovog jezika. Raznolikost X. objekta i složenost jezika čine X. informacioni sistem najviše. veliki i sofisticirani u svim naukama. Zasnovan je na hemijski časopisi, kao i monografije, udžbenici, priručnici. Zahvaljujući tradiciji međunarodne koordinacije koja je nastala početkom X., prije više od jednog stoljeća, formirani su standardi za opis hemije. in-in i chem. okruga i postavljen je početak sistema periodično ažuriranih indeksa (npr. indeks veze Beilstein org.; vidi i Priručnici i enciklopedije o kemiji). Ogroman opseg hemikalija književnost nas je već prije 100 godina potaknula da tražimo načine da je „komprimujemo“. Pojavili su se apstraktni časopisi (RJ); Nakon 2. svjetskog rata u svijetu su objavljena dva maksimalno potpuna ruska časopisa: “Chemical Abstracts” i “RJ Chemistry”. Sistemi automatizacije se razvijaju na bazi RZh. sistemi za pronalaženje informacija.

Hemija kao društveni sistem- najveći dio cjelokupne zajednice naučnika. Na formiranje hemičara kao vrste naučnika uticale su karakteristike predmeta njegove nauke i način delovanja (hemijski eksperiment). Difficulties mat. formalizacija predmeta (u poređenju sa fizikom) i istovremeno raznovrsnost čulnih manifestacija (miris, boja, biol. itd.) od samog početka ograničavaju dominaciju mehanizma u razmišljanju hemičara i napuštaju ga. polje za intuiciju i umjetnost. Osim toga, hemičar je uvijek koristio nemehaničke alate. priroda - vatra. S druge strane, za razliku od stabilnih, prirodom datih objekata biologa, svijet hemičara ima neiscrpnu i brzo rastuću raznolikost. Nesvodiva misterija nove biljke prenijela je odgovornost i oprez na svjetonazor kemičara (kao društveni tip, hemičar je konzervativan). Chem. Laboratorija je razvila strogi mehanizam „prirodne selekcije“, odbacujući arogantne ljude i ljude sklone greškama. To daje originalnost ne samo stilu razmišljanja, već i duhovnoj i moralnoj organizaciji hemičara.
Zajednicu hemičara čine ljudi koji se profesionalno bave X. i smatraju da su u ovoj oblasti. Međutim, otprilike polovina njih radi u drugim oblastima, snabdevajući ih hemikalijama. znanje. Osim toga, pridružuju im se brojni naučnici i tehnolozi – u velikoj mjeri hemičari, iako sebe više ne smatraju hemičarima (ovladavanje vještinama i sposobnostima kemičara od strane naučnika iz drugih oblasti je teško zbog gore navedenih karakteristika predmet).
Kao i svaka druga blisko povezana zajednica, hemičari imaju svoj profesionalni jezik, sistem reprodukcije kadrova, sistem komunikacije [časopisi, kongresi, itd.], svoju istoriju, sopstvene kulturne norme i stil ponašanja.

Metode istraživanja. Posebno područje hemije. znanje - hemijske metode. eksperiment (analiza sastava i strukture, sinteza hemijskih supstanci). A. - većina izraženo eksperimentalno nauku. Raspon vještina i tehnika koje hemičar mora savladati je vrlo širok, a raspon metoda brzo raste. Od hemijskih metoda eksperimenti (posebno analiza) se koriste u skoro svim oblastima nauke, X. razvija tehnologije za sve nauke i metodički ih kombinuje. S druge strane, X. pokazuje vrlo visoku osjetljivost na metode rođene u drugim oblastima (prvenstveno fizici). Njene metode su visoko interdisciplinarne.
U istraživanju. Za potrebe X koristi se ogroman raspon načina da se utiče na stvari. U početku je bio termički, hemijski. i biol. uticaj. Zatim su dodani visoki i niski pritisci, mehan., magnetni. i električni uticaji, tokovi jona elementarnih čestica, lasersko zračenje itd. Sada sve više ovih metoda prodire u tehnologiju proizvodnje, što otvara novi važan kanal komunikacije između nauke i proizvodnje.

Organizacije i institucije. Chem. Istraživanje je posebna vrsta djelatnosti koja je razvila odgovarajući sistem organizacija i institucija. Hemijsko inženjerstvo je postalo posebna vrsta institucije. laboratorijski, uređaj je dizajniran da ispuni osnovne funkcije koje obavlja tim hemičara. Jednu od prvih laboratorija stvorio je Lomonosov 1748. godine, 76 godina ranije od hemičara. pojavile su se laboratorije u SAD. Prostor Struktura laboratorije i njena oprema omogućavaju skladištenje i korištenje velikog broja uređaja, instrumenata i materijala, uključujući potencijalno vrlo opasne i nekompatibilne (zapaljive, eksplozivne i toksične).
Evolucija istraživačkih metoda u X. dovela je do diferencijacije laboratorija i identifikacije mnogih metodologija. laboratorije, pa čak i centre za instrumente, koji su specijalizovani za servisiranje velikog broja timova hemičara (analize, merenja, uticaj na supstance, proračuni itd.). Institucija koja objedinjuje laboratorije koje rade u sličnim oblastima sa kon. 19. vijek postao istražen. int (vidi hemijski instituti). Vrlo često hem. Institut ima eksperimentalnu proizvodnju - poluindustrijski sistem. postrojenja za proizvodnju malih serija supstanci i materijala, njihovo ispitivanje i razvoj tehnologije. modovima.
Hemičari su obučeni za hemiju. fakulteti univerziteta ili specijalnosti. visokoškolske ustanove, koje se od drugih razlikuju po velikom udjelu praktičnog rada i intenzivnom korištenju demonstracionih eksperimenata u teorijskim studijama. kursevi. Razvoj hem radionice i predavanja eksperimenti - poseban žanr hemije. istraživanja, pedagogije i, na mnogo načina, umjetnosti. Od sredine. 20ti vijek Obuka hemičara počela je ići dalje od univerziteta i pokrivati ​​ranije starosne grupe. Pojavili su se specijalisti. chem. srednje škole, klubovi i olimpijade. U SSSR-u i Rusiji stvoren je jedan od najboljih predinstitucionalnih hemijskih sistema na svetu. pripreme, razvijen je žanr popularne hemije. književnost.
Za skladištenje i prenos hemikalija. znanja postoji mreža izdavačkih kuća, biblioteka i informacionih centara. Posebnu vrstu X. institucija čine domaća i međunarodna tijela za upravljanje i koordinaciju svih aktivnosti u ovoj oblasti – državnih i javnih (vidi npr. Međunarodna unija čiste i primijenjene hemije).
Sistem institucija i organizacija X. je složen organizam, koji se „ugaja“ 300 godina i koji se u svim zemljama smatra velikim nacionalnim blagom. Samo dvije zemlje u svijetu imale su integralni sistem organizovanja X. u strukturi znanja i u strukturi funkcija - SAD i SSSR.

Hemija i društvo. X. je nauka, raspon odnosa između roja i društva oduvijek je bio vrlo širok – od divljenja i slijepe vjere („kemizacija cjelokupne nacionalne ekonomije“) do jednako slijepog poricanja („nitratni“ bum) i kemofobije. Slika alhemičara prenesena je na X. - mađioničara koji skriva svoje ciljeve i ima neshvatljivu moć. Otrovi i barut u prošlosti, paralitički živčani. i psihotropne supstance danas – obična svest povezuje ove instrumente moći sa X. Pošto je hemijska. industrija je važna i neophodna komponenta ekonomije, hemofobija se često namerno podstiče u oportunističke svrhe (veštačka psihoza životne sredine).
U stvari, X. je faktor koji formira sistem u modernim vremenima. društva, odnosno apsolutno neophodan uslov za njegovo postojanje i reprodukciju. Prije svega zato što X. učestvuje u formiranju moderne. osoba. Vizija svijeta kroz prizmu pojmova X ne može se ukloniti iz njegovog pogleda na svijet. Štaviše, u industrijskoj civilizaciji osoba zadržava status člana društva (nije marginalizirana) samo ako brzo savlada nove kemikalije. prezentacija (za koju se koristi čitav sistem popularizacije X.). Čitava tehnosfera – umjetno stvoren svijet oko ljudi – sve više postaje zasićena kemijskim proizvodima. proizvodnja, čije rukovanje zahteva visok nivo hemikalija. znanja, vještina i intuicije.
U kon. 20ti vijek Sve se više osjeća opšta neadekvatnost društava. institute i svakodnevnu svijest industrijskog društva do nivoa moderne hemizacije. mir. Ova neusklađenost je dovela do lanca kontradikcija koje su postale globalni problem i stvorile kvalitativno novu opasnost. Na svim društvenim nivoima, uključujući naučnu zajednicu u cjelini, zaostajanje u hemijskim nivoima raste. znanja i veštine iz hem. stvarnost tehnosfere i njen uticaj na biosferu. Chem. obrazovanje i vaspitanje u opštim školama postaje oskudno. Jaz između hemikalija priprema političara i potencijalna opasnost od pogrešnih odluka. Organizacija novog, realnosti primjerenog sistema univerzalne hemije. obrazovanje i savladavanje hemije. kultura postaje uslov sigurnosti i održivog razvoja civilizacije. Tokom krize (koja obećava da će biti duga) neizbježna je preorijentacija X-ovih prioriteta: sa znanja radi poboljšanja uslova života na znanje radi garancija. očuvanje života (od kriterijuma „maksimiziranja koristi“ do kriterijuma „minimiziranja štete“).

Primijenjena hemija. Praktični, primijenjeni značaj X. je da vrši kontrolu nad hemikalijama. procesi koji se odvijaju u prirodi i tehnosferi, u proizvodnji i transformaciji supstanci i materijala potrebnih ljudima. U većini industrija do 20. stoljeća. dominirali su procesi naslijeđeni iz zanatskog perioda. X., ranije od drugih znanosti, počeo je proizvoditi proizvode, čiji se sam princip temeljio na znanstvenim spoznajama (na primjer, sinteza anilinskih boja).
Hemijsko stanje industrija je u velikoj mjeri odredila tempo i smjer industrijalizacije i politike. situacije (kao što je, na primjer, stvaranje velike proizvodnje amonijaka i dušične kiseline od strane Njemačke po Geber-Bosch metodi, koju nisu predvidjele zemlje Antante, koje su joj obezbijedile dovoljnu količinu eksploziva za vođenje svjetski rat). Razvoj industrije minerala, đubriva, a potom i sredstava za zaštitu bilja naglo je povećao poljoprivrednu produktivnost, što je postalo uslov za urbanizaciju i ubrzani industrijski razvoj. Zamjena tehničkih umjetničke kulture. in-you i materijali (tkanine, boje, zamjene masti, itd.) znači jednako. povećanje ponude hrane. resurse i sirovine za laku industriju. Stanje i ekonomično Efikasnost mašinstva i građevinarstva sve više određuje razvoj i proizvodnja sintetičkih materijala. materijali (plastika, guma, folije i vlakna). Razvoj novih komunikacionih sistema, koji će se u bliskoj budućnosti radikalno promeniti i koji su već počeli da menjaju lice civilizacije, određen je razvojem optičkih materijala; napredak televizije, informatike i kompjuterizacije povezan je sa razvojem elementarne baze mikroelektronike i pristaništa. elektronika. Općenito, razvoj tehnosfere danas u velikoj mjeri ovisi o rasponu i količini proizvedenih kemikalija. industrijski proizvodi. Kvaliteta mnogih hemikalija proizvodi (na primjer, boje i lakovi) utječu i na duhovno blagostanje stanovništva, odnosno sudjeluju u formiranju najviših ljudskih vrijednosti.
Nemoguće je precijeniti ulogu X. u razvoju jednog od najvažnijih problema s kojima se čovječanstvo suočava - zaštite okoliša (vidi. Zaštita prirode). Ovdje je zadatak X. da razvije i poboljša metode za otkrivanje i određivanje antropogenog zagađenja, proučavanje i modeliranje hemije. procesi koji se odvijaju u atmosferi, hidrosferi i litosferi, stvaranje hemikalija bez otpada ili malo otpada. proizvodnja, razvoj metoda za neutralizaciju i zbrinjavanje industrijskih proizvoda. i kućni otpad.

Lit.: Fngurovski N. A., Esej o opštoj istoriji hemije, tom 1-2, M., 1969-79; Kuznjecov V.I., Dijalektika razvoja hemije, M., 1973; Solovjev Yu. I., Trifonov D. N., Shamin A. N., Istorija hemije. Razvoj glavnih pravaca moderne hemije, M., 1978; Jua M., Istorija hemije, prev. iz italijanskog, M., 1975; Legasov V. A., Buchachenko A. L., "Napredak u hemiji", 1986, v. 55, v. 12, str. 1949-78; Fremantle M., Chemistry in Action, trans. s engleskog, dijelovi 1-2, M., 1991; Pimentel J., Coonrod J., Mogućnosti hemije danas i sutra, trans. sa engleskog, M., 1992; Par ting ton J. R., Istorija hemije, v. 1-4, L.-N.Y., 1961-70. WITH.

G. Kara-Murza, T. A. Aizatulin. Rečnik stranih reči ruskog jezika

HEMIJA- HEMIJA, nauka o supstancama, njihovim transformacijama, interakcijama i pojavama koje se dešavaju tokom ovog procesa. Pojašnjenje osnovnih koncepata s kojima X operira, kao što su atom, molekula, element, jednostavno tijelo, reakcija, itd., doktrina molekularnog, atomskog i... Velika medicinska enciklopedija

- (vjerovatno od grčkog Chemia Chemia, jednog od najstarijih naziva Egipta), nauka koja proučava transformacije supstanci, praćene promjenama u njihovom sastavu i (ili) strukturi. Hemijski procesi (dobivanje metala iz ruda, bojenje tkanina, obrada kože i ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

HEMIJA, grana nauke koja proučava svojstva, sastav i strukturu supstanci i njihovu međusobnu interakciju. Trenutno je hemija široko polje znanja i deli se prvenstveno na organsku i neorgansku hemiju.... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik

HEMIJA, hemija, mnoge druge. ne, žensko (grčki chemeia). Nauka o sastavu, strukturi, promjenama i transformacijama, kao i formiranju novih jednostavnih i složenih supstanci. Hemija se, kaže Engels, može nazvati naukom o kvalitativnim promjenama u tijelima koje se dešavaju. Ushakov's Explantatory Dictionary

hemija- – nauka o sastavu, strukturi, svojstvima i transformacijama supstanci. Rječnik analitičke hemije analitička hemija koloidna hemija neorganska hemija ... Hemijski termini

Skup nauka, čiji je predmet kombinacija atoma i transformacije ovih spojeva koje nastaju kidanjem jednih i stvaranjem drugih međuatomskih veza. Različite hemije i nauke se razlikuju po tome što se bave različitim klasama... ... Philosophical Encyclopedia

hemija- HEMIJA, i, g. 1. Štetna proizvodnja. Rad u hemiji. Pošaljite na hemiju. 2. Droge, pilule itd. 3. Svi neprirodni, štetni proizvodi. Nije to samo hemija kobasica. Jedite svoje hemikalije. 4. Raznovrsne frizure sa hemijskim...... Rječnik ruskog argota

Nauka * Istorija * Matematika * Medicina * Otkriće * Napredak * Tehnologija * Filozofija * Hemija Hemija Onaj ko ne razume ništa osim hemije, ne razume to dovoljno. Lichtenberg Georg (Lichtenberg) (

Predavanje 10
Hemija s-elemenata
Obuhvaćena pitanja:
1. Elementi glavnih podgrupa grupa I i II
2. Osobine atoma s-elemenata
3. Kristalne rešetke metala
4. Osobine jednostavnih supstanci - alkalne i zemnoalkalne
metali
5. Rasprostranjenost s-elemenata u prirodi
6. Dobivanje SHM i SHZM
7. Svojstva spojeva s-elemenata
8. Vodonik je poseban element
9. Izotopi vodonika. Svojstva atomskog vodonika.
10. Proizvodnja i svojstva vodonika. Hemijsko obrazovanje
komunikacije.
11. Vodikova veza.
12. Vodonik peroksid - struktura, svojstva.

Sumpor se nalazi u grupi VIa periodnog sistema hemijskih elemenata D.I. Mendeljejev.
Spoljni energetski nivo sumpora sadrži 6 elektrona, koji imaju 3s 2 3p 4. U jedinjenjima sa metalima i vodonikom, sumpor pokazuje negativno oksidaciono stanje elemenata -2, u jedinjenjima sa kiseonikom i drugim aktivnim nemetalima - pozitivno +2, +4, +6. Sumpor je tipičan nemetal; ovisno o vrsti transformacije, može biti oksidacijski i redukcijski agens.

Pronalaženje sumpora u prirodi

Sumpor se nalazi u slobodnom (nativnom) stanju i vezanom obliku.

Najvažnija prirodna jedinjenja sumpora:

FeS 2 - željezni pirit ili pirit,

ZnS - cink blende ili sphalerit (wurtzit),

PbS - olovni sjaj ili galenit,

HgS - cinober,

Sb 2 S 3 - stibnite.

Osim toga, sumpor je prisutan u nafti, prirodnom uglju, prirodnim plinovima i prirodnim vodama (u obliku sulfatnih jona i određuje „trajnu“ tvrdoću slatke vode). Vitalni element za više organizme, sastavni dio mnogih proteina, koncentrisan je u kosi.

Alotropske modifikacije sumpora

Alotropija- to je sposobnost istog elementa da postoji u različitim molekularnim oblicima (molekule sadrže različit broj atoma istog elementa, na primjer, O 2 i O 3, S 2 i S 8, P 2 i P 4, itd. ).

Sumpor se odlikuje svojom sposobnošću da formira stabilne lance i cikluse atoma. Najstabilniji su S8, koji formiraju ortorombni i monoklinski sumpor. Ovo je kristalni sumpor - krhka žuta supstanca.

Otvoreni lanci imaju plastični sumpor, smeđu tvar, koja se dobiva oštrim hlađenjem rastopljenog sumpora (plastični sumpor postaje krhak nakon nekoliko sati, poprima žutu boju i postepeno prelazi u rombičnu).

1) rombični - S 8

t°pl. = 113°C; r = 2,07 g/cm 3

Najstabilnija modifikacija.

2) monokliničke - tamnožute iglice

t°pl. = 119°C; r = 1,96 g/cm 3

Stabilan na temperaturama iznad 96°C; u normalnim uslovima prelazi u rombičnu.

3) plastika - smeđa gumasta (amorfna) masa

Nestabilan, pri stvrdnjavanju se pretvara u rombični

Dobijanje sumpora

1. Industrijska metoda je topljenje rude pomoću pare.
2. Nepotpuna oksidacija sumporovodika (uz nedostatak kisika):

2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O

1. Wackenroederova reakcija:

2H 2 S + SO 2 → 3S + 2H 2 O

Hemijska svojstva sumpora

Oksidativna svojstva sumpora
(S 0 + 2ē→ S -2 )

1) Sumpor reagira s alkalnim tvarima bez zagrijavanja:

S + O 2 – t° → S +4 O 2

2S + 3O 2 – t°; pt → 2S +6 O 3

4) (osim joda):

S+Cl2 → S +2 Cl 2

S + 3F 2 → SF 6

Sa složenim supstancama:

5) sa kiselinama - oksidantima:

S + 2H 2 SO 4 (konc) → 3S +4 O 2 + 2H 2 O

S+6HNO3(konc) → H 2 S +6 O 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

Reakcije disproporcionalnosti:

6) 3S 0 + 6KOH → K 2 S +4 O 3 + 2K 2 S -2 + 3H 2 O

7) sumpor se rastvara u koncentrovanom rastvoru natrijum sulfita:

S 0 + Na 2 S +4 O 3 → Na 2 S 2 O 3 natrijum tiosulfat