41) Сущность химического процесса

Учение о химическом процессе характеризуется взаимодействием физики, химии и биологии и базируется на идеях химической термодинамики и кинетики, которые обычно рассматриваются в физической химии.

Химический процесс всегда был в центре внимания химиков. Однако понимание его сущности стало возможным лишь в конце XIX в., а современное представление о том, что такое химический процесс, сложилось в 1950-х гг.

Условия среды на Земле таковы, что молекулы непрерывно разрушаются и снова образуются. Если бы температура Земли была значительно выше, например как температура поверхности Солнца, то многие молекулы никогда бы не образовались из-за слишком сильного теплового возбуждения (атомы не могли бы оставаться друг возле друга), а если бы температура Земли была гораздо ниже, молекулы, соединяясь, образовали бы твердые тела и кристаллы и никакие изменения не происходили. Температура на Земле такова, что энергии достаточно для разрушения некоторых молекул, однако количество энергии не слишком велико, благодаря чему большинство соединений может существовать в течение какого-то времени. Создание и разрушение молекул сообщают постоянные изменения окружающей среде и создают тем самым возможность жизни.

Одно из важнейших следствий образования молекул состоит в высвобождении энергии. Этот процесс особенно нагляден при сжигании угля или других веществ. Горение любого типа связано с образованием новых молекул и, следовательно, с выделением тепловой энергии. Рассмотрим подробнее, как и почему высвобождается энергия при соединении атомов в молекулы. Понятно, что для разрыва химической связи требуется некоторое количество энергии и такое же ее количество высвобождается при образовании связи. Таким образом, нужно затратить энергию, чтобы разделить молекулу на атомы, и энергия выделяется, когда атомы образуют молекулу. Эта энергия проявляется в различных формах, например в виде колебаний. Когда атомы соединяются, образующаяся молекула начинает колебаться в результате сильного столкновения атомов. Вообще, когда атомы образуют молекулу, энергия высвобождается и обычно проявляется в форме движения, что эквивалентно теплоте. В некоторых особых случаях энергия связи не превращается в теплоту: химические реакции присоединения происходят таким образом, что энергия, выигранная при образовании молекул, передается молекулам другого рода, т.е. энергия образования молекулы запасается в другой молекуле, а не растрачивается в виде теплоты. Этот случай важен для поддержания жизни.

КАТАЛИЗ - процесс, заключающийся в изменении скорости химических реакций в присутствии веществ, называемых катализаторами.

42)

43) Реакционная способность(Р.с.) вещества -характеристика химической активности веществ, учитывающая как разнообразие реакций, возможных для данного вещества, так и их скорость. Например, благородные металлы (Au, Pt) и инертные газы (Не, Ar, Kr, Xe) химически инертны, т. е. у них низкая Р. с.; щелочные металлы (Li, Na, К, Cs) и галогены (F, Cl, Вг, I) химически активны, т. е. обладают высокой Р. с. В органической химии Насыщенные углеводороды характеризуются низкой Р. с., для них возможны немногочисленные реакции (радикальное галогенирование и нитрование, дегидрирование, деструкция с разрывом С—С-связей и некоторые др.), происходящие в жёстких условиях (высокая температура, ультрафиолетовое облучение). Для галогенопроизводных насыщенных углеводородов уже возможны, кроме того, реакции дегидрогалогенирования, нуклеофильного замещения галогена, образования магнийорганических соединений и др., происходящие в мягких условиях. Наличие в молекуле двойных и тройных связей, функциональных групп (гидроксильной —ОН, карбоксильной —СООН, аминогруппы —NH2 и др.) приводит к дальнейшему увеличению Р. с. Количественно Р. с. выражают константами скоростей реакций (см. Кинетика химическая) или константами равновесия в случае обратимых процессов (см. Равновесие химическое). Современные представления о Р. с. основаны на электронной теории валентности (см. Валентность) и на рассмотрении распределения (и смещения под действием реагента) электронной плотности в молекуле. Электронные смещения качественно описываются в терминах индуктивных и мезомерных эффектов (см. Мезомерия), количественно — с применением квантовомеханических расчётов (см. Квантовая химия). Главный фактор, определяющий относительную Р. с. в ряду родственных соединений, — строение молекулы: характер заместителей, их электронное и пространственное влияние на реакционный центр (см. Пространственные затруднения), геометрия молекул (см. Конфигурация молекул, Конформация). Р. с. зависит и от условий реакции (природы среды, присутствия катализаторов или ингибиторов, давления, температуры, облучения и т.п.). Все эти факторы оказывают на скорость реакций различное, а иногда противоположное влияние в зависимости от механизма данной реакции. Количественная связь между константами скорости (или равновесия) в пределах одной реакционной серии может быть представлена корреляционными уравнениями, описывающими изменения констант в зависимости от изменения какого-либо параметра (например, эффекта заместителя — уравнение Гаммета — Тафта, полярности растворителя — уравнение Брёнстеда и т.п.)

44. Несмотря на высокий уровеньастрономических сведений народов древнего Востока, их взгляды на [] строение [] мира ограничивались непосредственными зрительными ощущениями. Поэтому в Вавилонесложились взгляды, согласно которым Земля имеет вид выпуклого острова,окруженного океаном. Небо - это твердый купол, опирающийся на земнуюповерхность и отделяющий «нижние воды» (океан, обтекающий земной остров) от «верхних»(дождевых) вод. На этом куполе прикреплены небесные светила, над небом будто быживут боги. Солнце восходит утром, выходя из восточных ворот, и заходит череззападные ворота, а ночью оно движется под Землей.

Согласно [] представлениям древних египтян, Вселенная имеет вид большой долины, вытянутой с севера на юг,в центре ее находится Египет. Небо уподоблялось большой железной крыше, котораяподдерживается на столбах, на ней в виде светильников подвешены звезды.

В Древнем Китае существовало [] представление ,согласно которому Земля имеет форму плоского прямоугольника, над которым настолбах поддерживается круглое выпуклое небо. Разъяренный дракон будто бысогнул центральный столб, вследствие чего Земля наклонилась к востоку. Поэтомувсе реки в Китае текут на восток. Небо же наклонилось на запад, поэтому всенебесные светила движутся с востока на запад.

И лишь в греческих колониях на западных берегах Малой Азии (Иония), на югеИталии и в Сицилии в четвертом веке до нашей эры началось бурное [] развитие науки, в частности, философии, как учения о природе. Именно здесь на сменупростому созерцанию явлений природы и их наивному толкованию приходят попыткинаучно объяснить эти явления, разгадать их истинные причины.

Пифагор Самосский высказал мысль о том, что Земля, как и другие небесныетела, имеет форму шара. Вселенная представлялась Пифагору в видеконцентрических, вложенных друг в друга прозрачных хрустальных сфер, к которымбудто бы прикреплены планеты. В центре [] мира в этой модели помещалась Земля, вокруг нее вращались сферы Луны, Меркурия,Венеры, Солнца, Марса, Юпитера и Сатурна. Дальше всех находилась сферанеподвижных звезд.

Во времена Аристотеля высказывались и другие взгляды на [] строение [] мира ,в частности, что не Солнце обращается вокруг Земли, а Земля вместе с другимипланетами обращается вокруг Солнца. Против этого Аристотель выдвинул серьезныйаргумент: если бы Земля двигалась в пространстве, то это движение приводило бык регулярному видимому перемещению звезд на небе. Как мы знаем, этот эффект(годичное параллактическое смещение звезд) был открыт лишь в середине 19 века,через 2150 лет после Аристотеля...

45. Процессэволюции Вселенной происходит очень медленно. Ведь Вселенная во много разстарше астрономии и вообще человеческой культуры. Зарождение и эволюция жизнина земле является лишь ничтожным звеном в эволюции Вселенной. И всё жеисследования, проведенные в наше время, приоткрыли занавес, закрывающий от насдалекое прошлое.

Основная [] теория о [] происхождении [] Вселенной является [] теория «Большого взрыва». В 1915 и 1916 годах Эйнштейн опубликовал уравнения общей [] теории относительности, согласно этих уравнений [] Вселенная не является статичной, а расширяется с одновременным торможением. Единственноефизическое явление, которое ведёт себя подобным образом это взрыв, которомуучёные дали название «Большой взрыв».

Астрономы употребляют этот термин в двух взаимосвязанных значениях: с однойстороны этим термином называют само событие, ознаменовавшее зарождениеВселенной; с другой - весь сценарий ее развития с последующим расширениеми остыванием. Однако есть ряд вопросов, на которые теория Большого Взрываответить пока не может, но основные ее положения обоснованы надежнымиэкспериментальными данными, а современный уровень теоретической физики позволяетвполне достоверно описать эволюцию такой системы во времени, за исключениемсамого начального этапа - порядка сотой доли секунды от «начала мира». Для [] теории важно, что эта неопределенность на начальном этапе фактически оказываетсянесущественной, поскольку образующееся после прохождения данного этапасостояние [] Вселенной и его последующую эволюцию можно описать вполне достоверно.

При дальнейшем продвижении к началу мира мы в какой-то момент столкнемся сеще более трудной проблемой необходимости «квантования гравитации», пока неимеющей даже принципиального удовлетворительного решения. В силу этих причинвсе попытки исследования самых первых мгновений существования нашего мираостаются пока чисто умозрительными теоретическими построениями. Поэтому мыпросто исключим из рассмотрения это «первое мгновение» эволюции, ограничиваясьлишь последующим этапом, для которого наука располагает достаточно достовернойинформацией.