Билет 1

Билет №1

1) Химия среди других наук естественного цикла. Происхождение термина «Химия».

Химия есть наука о веществах, их свойствах и превращениях. Место химии в системе естественных наук определяется специфичной только для нее формой движения материи. Химическая форма движения материи определяется движением атомов внутри молекул, протекающим при качественном изменении молекул. Атомы, молекулы, макромолекулы, ионы, радикалы, а также и другие образования являются материальными носителями химической формы движения материи. Ассоциация и диссоциации молекул также следует отнести к химической форме движения молекул. Химическая форма движения качественно неисчерпаема, бесконечна в своих проявлениях.В природе и в искусственных условиях приходится постоянно наблюдать взаимосвязь между всеми естественными науками (физика, химия, биология, геология математика и др.). Химия, физика, биология широко пользуются методами и понятиями выработанными физикой; расшировка сложных биологических образований возможна лишь при участии химии, математики и биологии.

Слово "химия" возникло еще за 3000 лет до н. э. Чаще всего его происхождение связывают с наименованием Древнего Египта – «хем», что означает "темный" или "черный" (видимо, по цвету почвы в долине Нила) или древнеегипетским словом «хюма» – "земля". Смысл этого названия –«египетская наука». Некоторые историки считают, что слово "химия" связано с древнегреческим "χημο’ζ" ("сок"), и означает искусство выделения соков (возможно, жидких расплавов из руд). Существует также версия происхождения этого слова от древнекитайского "ким" – "золото".

2. Общая картина развития физической химии 19 и 20 веков

К концу 19 в. появились первые работы, в которых систематически изучались физические свойства различных веществ. Начало таким исследованиям положили Гей-Люссак и Вант-Гофф, показавшие, что растворимость солей зависит от температуры и давления. В 1867 норвежские химики Петер Вааге (1833–1900) и Като Максимилиан Гульдберг (1836–1902) сформулировали закон действующих масс.

Химическая термодинамика. Тем временем химики обратились к центральному вопросу физической химии – о влиянии теплоты на химические реакции. К середине 19 в. физики Уильям Томсон (лорд Кельвин) (1824–1907), Людвиг Больцман (1844–1906) и Джеймс Максвелл (1831–1879) выработали новые взгляды на природу теплоты (они представляли теплоту как результат движения). Их идеи развил Рудольф Клаузиус (1822–1888). Он разработал кинетическую теорию. Одновременно с Томсоном (1850) Клазиус дал первую формулировку второго начала термодинамики, ввел понятия энтропии (1865), идеального газа, длины свободного пробега молекул.Термодинамический подход к химическим реакциям применил в своих работах Август Фридрих Горстман (1842–1929), который на основе идей Клаузиуса попытался объяснить диссоциацию солей в растворе. В 1874–1878 американский химик ДжозайяУиллард Гиббс (1839–1903) предпринял систематическое изучение термодинамики химических реакций. Он ввел понятие свободной энергии и химического потенциала, объяснив суть закона действующих масс, применил термодинамические принципы при изучении равновесия между различными фазами при разных температуре, давлении и концентрации (правило фаз). Шведский химик Сванте Август Аррениус (1859–1927) создал теорию ионной диссоциации и ввел понятие энергии активации. Немецкий химик Вильгельм Оствальд (1853–1932) применил концепции Гиббса при изучении катализа.

Билет №4

1. Химические знания и ремесла в первобытном обществе и древнем мире.

Процесс накопления химико-практических знаний начался в глубокой древности. В доисторические времена люди познакомились с поваренной солью, ее вкусовыми и консервирующими свойствами. Потребность в одежде научила наших далеких предков примитивными методами обрабатывать шкуры животных.Овладение огнем произошло приблизительно 100 тысяч лет назад. Для человека каменного века костер стал и своеобразной химической лабораторией. На огне он испытывал различные камни и минералы, обжигал глиняную посуду. Здесь же были получены и первые образцы металлов из руд — свинец, олово и медь. В эпоху неолита металлы уже применялись для изготовления орудий труда и оружия. В ряде регионов люди были знакомы и с некоторыми свойствами металлов, например плавкостью. В эпоху первобытного общества были известны и некоторые минеральные краски (охра, умбра и др.).

Древний мир. Так уже во времена рабовладельческого строя (4 тыс. лет до н. э.-Vв. н. э.) cуществовали металлургия, крашение, изготовлялась керамика и т.д. В стране священного Нила развивалось производство керамики и глазурей, стекла и фаянса. Использовали древние египтяне и различные краски: минеральные (охра, сурик, белила) и органические (индиго, пурпур, ализарин). "Папирус Эберса" (XVI в. до н.э.) и "Папирус Бругша" (XIV в. до н.э.) можно считать наиболее древними химическими текстами, они содержат фармацевтические рецепты.

2. «Зелёная химия» как альтернатива методологии традиционной химии. Использование знаний биологии для дальнйшего развития химии (биомиметика и биоремедиация в контексте химической экологии) 

Зелёная химия (GreenChemistry) — научное направление в химии, к которому можно отнести любое усовершенствование химических процессов, которое положительно влияет на окружающую среду. Как научное направление, возникло в 90-е годы XX века.

Новые схемы химических реакций и процессов, которые разрабатываются во многих лабораториях мира, призваны кардинально сократить влияние на окружающую среду крупнотоннажных химических производств.

В то же время, Зелёная химия предполагает другую стратегию — вдумчивый отбор исходных материалов и схем процессов, который вообще исключает использование вредных веществ. Таким образом, Зеленая химия — это своего рода искусство, позволяющее не просто получить нужное вещество, но получить его таким путем, который, в идеале, не вредит окружающей среде на всех стадиях своего получения.

Последовательное использование принципов Зеленой химии приводит к снижению затрат на производство, хотя бы потому, что не требуется вводить стадии уничтожения и переработки вредных побочных продуктов, использованных растворителей и других отходов, — поскольку их просто не образуется. Сокращение числа стадий ведет к экономии энергии, и это тоже положительно сказывается на экологической и экономической оценке производства.

Термин биомиметика (от др.-греч. βίος — жизнь, и μίμησις — подражание)— подход к созданию технологических устройств, при котором идея и основные элементы устройства заимствуются из живой природы.Одним из удачных примеров биомиметики является широко распространенная «липучка», прототипом которой стали плоды растения репейник, цеплявшиеся за шерсть собаки швейцарского инженера Жоржа де Местраля.

Биоремедиация — комплекс методов очистки вод, грунтов и атмосферы с использованием метаболического потенциала биологических объектов — растений, грибов, насекомых,червей и других организмов.Первые простейшие методы очистки сточных вод — поля орошения и поля фильтрации — были основаны на использовании растений.