Развитие хим. Концепций

Химией наз-ют науку о хим. в-вах и их соединениях

Первый способ опр-ия св-в в-ва был предложен во второй половине 17-го века англ. учёным Робертом Бойлем.

Результаты показали, что качества и св-ва тел зависят от того, из каких мат. элеметнов они состоят. Он создал учение о составе, которые до 1840-х гг. было монополистом.

В 1860 г. рус. учёный Бутлеров создал теорию хим. строения в-ва. Т.о., возникла стр-ная химия. С этого момента зародилась технология органических в-в (их создания). Были созданы множество фармацевтических в-в, высокооктановое моторное топлево, пластмассы, высокостоикие изоляторы, полупроводники.

Под влиянием новых требований пр-ва возникло учение о хим. процессах. Здесь учитывалось изменение св-в в-ва под влиянием температуры, давления, растворителей и др. факторов. Когда технология нефтедобычи дошла до высокого уровня, это дело было поставлено на поток на основе постоянной подачи нефтепродуктов.

В 1970 появилось учение «эволюционная химия». В ёе основе лежит принцип применения хим. опыта высоко организованной живой природой.

В химии все знания изначально возникли эмпирически. Но потом необходимо было систематизировать знания. Основоположником систематического отношения химии стал Д.М. Менделеев. В 1860 г. он открыл периодический закон и разработал периодическую систему хим. элементов. Он исходил из того, что осн. хар-кой хим. элементов явл-ся их атомные веса. Периодический закон он сформулировал в чистом виде: св-ва простых тел, а также формы и св-ва соединений элементов нах-ся в периодической зависимости от величины их атомных весов. Сейчас периодический закон изменился (открытие планетарного строения атома): теперь зависимость от величины заряда ядра атома.

4 системы хим. знаний совр. химии:

1. учение о составе;

2. стр-ная химия;

3. учение о хим. процессах;

4. эволюционная химия.

При исследовании состава решались 3 главные проблемы:

1. проблема хим. элемента;

2. проблема хим. соединения;

3. проблема вовлечения всё большего числа хим. элементов в пр-во новых материалов.

Первая попытка такого исследования был труда А. Луаназье, но там была ошибка, которую исправил Менделеев. В 1930 году было известно 92 элемента, в 1860 — 63, сейчас — 110.

Силы, объединяющие атомы в молекулу, наз-ся хим. связями. Они представляют собой проявление св-в валентных электронов. Естественно, что с этого момента химия по-другому решает проблему хим. соединения (хим. связи явл-ся обменным взаимоде-ием электронами). Виды связи:

1. металлические;

2. ковалентная связь;

3. ионная связь;

4. вандерваальсова связь;

5. молекулярная связь.

В зависимости от типа связи соединение явл-ся прочным и непрочным.

98,5 % массы физ, доступного слоя Земли составляют 8 элементов:

1. 47 % - кислород;

2. 27,5 % - кремний;

3. 8,8 % - алюминий;

4. 4,6 % - железо (более всего исп-ся в промышленности — 95 % всех конструкций);

5. 3,6 — кальций;

6. 2,5 % - натрий;

7. 2,5 — калий;

8. 2,1 — магний.

Проблемы, решаемые на уровне стр-ной химии. Теория хим. строения Бутлерова способствовала целенаправленному изменению хим. в-в. В 1880 г. орг. синтез позволил синтезировать анелированные красители, взрывчатые в-ва и лекарственные препараты. Сырьём для этого служили зерно, жиры и молочные продукты. Проблемы стр-ной химии:

1. поиск синтеза кристаллов с максимальным приближением к идеальной решётке;

2. создание методов получения кристаллов с большим кол-вом деффектов;

Проблема на уровне хим. процессов (реакций). Большинство хим. реакций трудноупр-мые, поэтому различные методы создаются для упр-ия ими. В частности, упр-ть хим. процессами позволяют термодинамические методы. Ф-ции упр-ия V хим. процессов выполняет хим. кинетика.

Проблемы эволюционной химии.

Под проблемами эв. химии понимают процессы самопроизвольного (без участия ч-ка) новых хим. соединений, явл-щихся более сложными, высокоорганизованными продуктами по сравнению с исходными в-вами. Подходы к решению проблемы:

1. функциональные подход — позволяет сосредотачивать внимание на выявлении законов самоорг-ции;

2. субстрактные подход — это тогда, когда накопленная информация об отборе хим. элементов и стр-р пр-ся в процессе самоорг-ции;

Ос-ти биологического уровня орг-ции материи.

Биология — это наука о живом, его строении, формах активности, природных сообществах, их распространении и развитии и связях друг с другом и связях с неживой природой.

Настоящая биология — это комплекс наук:

1. По объектам исследования биология подразделяется на вирусологию, бактериологию, ботанику, зоологию и антропологию.

2. По св-вам проявления живого в биологии: морфология (наука о строении живых организмов), физиология (наука о функционировании живых организмов), молекулярная биология (изучает микростр-ру живых тканей и клеток), экология (наука, расс-щая образ жизни живых организмов и их взаимосвязи с окр. средой), генетика (наука, исследующая законы наследственности и изменчивости).

3. по уровню орг-ции живых объектов: анатомия (наука, изучающая строение живых организмов), гистология (ткани живых организмов), цитология (клетки живых организмов).

Сегодня биологами обнаружено и описано более 1 млн. животных, около 0,5 млн. растений, несколько сот тысяч видов грибов, более 3-х тысяч видов бактерий.

3 основных этапа в развитии биологии:

1. этап систематики (связан с именем шведского естетствоиспытателя К. Линея (1707-1788));

2. эволюционный (Ч. Роберт Дарвин (1780-1882))

3. биология микромира (Мендаль (1782-1874)); биология стала расс-ся уже с совершенно других точек зрения.

2. сущность живого и его осн. признаки.

Энгельс: «жизнь — это способ сущ-ия белковых тел, существенным моментом которого явл-ся постоянный обмен в-в с окр-щей средой». Но свеча-то горит!

Современная биология просто перечисляет св-ва живого:

1. живые организмы хар-ся сложной упорядоченной стр-рой; уровень их орг-ции значительно выше, чем в неживых системах;

2. живые организмы получают энергию их окр. среды и исп-ют её на поддержание своей высокой упорядоченности;

3. живые организмы активно реагируют на окр. среду (раздражимость);

4. живые организмы не только изменяются, но и усложняются;

5. все живые организмы размножаются;

6. происходит передача потомкам заложенной информации, необходимой для жизни;

7. живые организмы хорошо приспосабливаются к среде обитания и соответствуют своему образу жизни.

Типлер «Физика бессмертия»: «жизнь есть некая закодированная информация, которая сохраняется естественным отбором». Стр-ные уровни живого:

1. биосферный — вся совокупность живых организмов вместе с окр-щей их природной средой;

2. биогеоценоз (эквасистема) — состоит из участка Земли с опр-ым составом живых и неживых компонентов, представляющих единый природный комплекс;

3. популяционно-видовой уровень — уровень свободно скрещивающихся м/у собой особей одного вида и того вида;

4. организменный (органо-тканевый) уровень — отражает признаки отдельных особей;

5. клеточный и субклеточный уровень — отражает процессы, происходящие в клетках, включая внутриклеточной строение;

6. молекулярный — изучаются механизмы передачи генной информации;

Фундаментальной основой, первым кирпичиком всего живого явл-ся клетка (открытие клетки сродни открытию атома).

3. Клетка — стр-ная и функциональная единица живого.

Создание клеточной теории было заложено немецкими учёнами Т. Шванном и Матеасом Шлейденом (XIX век). Основное положение этой теории: все живые организмы состоят из клеток, сходных по своему строению. Клетка состоит из плотного ядра, нахщегося в полужидкой цитоплазме, отделённой от окр. среды клеточной мембраной. Клетка обладает всеми признаками живого: самовоспроизведением, саморег-цией, истор. развитием, информационное отражение. В клетках происходят процессы обмена в-в и превращения энергии. Новые клетки могут возникать из исходных. Исследования в области цитологии показывают, что 98 % массы клетки сосавляют: кислород, водород, магний, а оставшиеся 2 % составлют ещё 50 хим. элементов. Вещественный состав клетки:

1. 80 % - вода;

2. минеральные соли и орган. соединения (лепиды, жиры, белки, нуклеиновые и амино- кислоты); белки рег-ют обмен в-в в клетке, нуклеиновые кислоты (хранители наследственной информации и регуляторы образования белков-ферментов), лепиды (выполняют энергетическую роль и участвуют в процессах метаболизма и размножения клеток), углеводы (служат источником энергии, строительным материалом и выполняют запасающую ф-цию). В состав белков входят десятки и сотни мономеров — остатков аминокислот. Нуклеиновые кислоты построены из мономеров и нуклеатидов. Нуклеатиды имеют азотистые основани, углерод и остаток фосфорной кислоты. Нуклеиновые кислоты, включающие сахар-рибозу, наз-ся рибонуклеиновыми кислотами (РНК), а сахар-дисоксирибозу - ДНК. ДНК расположены главным образом в ядре, а РНК — в цитоплазме. РНК явл-ся хранителем наследственной информации, а ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) помогают передавать наследственную информацию. Размеры клеток колеблются от 1/1000 см до 10 см. Клетки образуют ткани, а несколько тканей — органы. Группы органов, связанных решением общих задач, наз-ся системами организма. Обмен в-в, обеспечиваемый клетками, наз-ся метаболизмом. Метаболизм служит основой для другого св-ва клетки — гомеостаз (сохранение стабильности и устойчивости внутр. среды клетки: постоянный состав, стр-ра).

В последнее время к миру живого относят вирусы. Они не имеют клеток. Сущ-ют также организмы с клеточным строением, но их клетики не имеют ядра (прокариоты — появились 3 млрд. лет назад). Эокариоты — это клетки, имеющие ядро. К прокариотам относятся бактерии и сине-зелёные водоросли. В 20-м веке был открыт ген и расшифрована стр-ра ДНК.