ХИМИЯ

наука, изучающая строение в-в и их превращения, сопровождающиеся изменением состава и(или) строения. Хим. св-ва в-в (их превращения; см. Реакции химические )определяются гл. обр. состоянием внеш. электронных оболочек атомов и молекул, образующих в-ва; состояния ядер и внутр. электронов в хим. процессах почти не изменяются. Объектом хим. исследований являются элементы химические и их комбинации, т. е. атомы, простые (одноэлементные) и сложные (молекулы, ион-радикалы, карбены, свободные радикалы) хим. соед., их объединения (ассоциаты, сольваты, и т. п.), материалы и др. Число хим. соед. огромно и все время увеличивается; поскольку X. сама создает свой объект; к кон. 20 в. известно ок. 10 млн. хим. соединений.
X. как наука и отрасль пром-сти существует недолго (ок. 400 лет). Однако хим. знание и хим. практика (как ремесло) прослеживаются в глубинах тысячелетий, а в примитивной форме они появились вместе с человеком разумным в процессе его взаимод. с окружающей средой. Поэтому строгая дефиниция X. может основываться на широком, вневременном универсальном смысле - как области естествознания и человеческой практики, связанной с хим. элементами и их комбинациями.
Слово "химия" происходит либо от наименования Древнего Египта "Хем" ("темный", "черный" - очевидно, по цвету почвы в долине реки Нил; смысл же назв.- "египетская наука"), либо от древнегреч. chemeia - искусство выплавки металлов. Совр. назв. X. производится от позднелат. chimia и является интернациональным, напр. нем. Chemie, франц. chimie, англ. chemistry. Термин "X." впервые употребил в 5 в. греч. алхимик Зосима.

История химии. Как основанная на опыте практика, X. возникла вместе с зачатками человеческого общества (использование огня, приготовление пищи, дубление шкур) и в форме ремесел рано достигла изощренности (получение красок и эмалей, ядов и лекарств). Вначале человек использовал хим. изменения биол. объектов ( , гниение), а с полным освоением огня и горения - хим. процессы спекания и сплавления (гончарное и стекольное произ-ва), выплавку металлов. Состав древнеегипетского стекла (4 тыс. лет до н. э.) существенно не отличается от состава совр. бутылочного стекла. В Египте уже за 3 тыс. лет до н. э. выплавляли в больших кол-вах , используя уголь в качестве восстановителя (самородная медь применялась с незапамятных времен). Согласно клинописным источникам, развитое произ-во железа, меди, серебра и свинца существовало в Месопотамии также за 3 тыс. лет до н. э. Освоение хим. процессов произ-ва меди и , а затем и железа являлось ступенями эволюции не только металлургии, но цивилизации в целом, изменяло условия жизни людей, влияло на их устремления.
Одновременно возникали и теоретич. обобщения. Напр., китайские рукописи 12 в. до н. э. сообщают о "теоретич." построениях систем "основных элементов" ( , огонь, дерево, и земля); в Месопотамии родилась идея рядов пар противоположностей, взаимод. к-рых "составляют мир": мужское и женское, тепло и холод, влага и сухость и т. д. Очень важной была идея (астрологич. происхождения) единства явлений макрокосма и микрокосма.
К концептуальным ценностям относится и атомистич. учение, к-рое было развито в 5 в. до н. э. древнегреч. философами Левкиппом и Демокритом. Они предложили аналоговую семантич. модель строения в-ва, имеющую глубокий комбинаторный смысл: комбинации по определенным правилам небольшого числа неделимых элементов (атомов и букв) в соединения (молекулы и слова) создают информационное богатство и разнообразие (в-ва и языки).
В 4 в. до н. э. Аристотель создал хим. систему, основанную на "принципах": сухость - и холод - тепло, с помощью попарных комбинаций к-рых в "первичной материи" он выводил 4 основных элемента (земля, вода и огонь). Эта система почти без изменений просуществовала 2 тыс. лет.
После Аристотеля лидерство в хим. знании постепенно перешло из Афин в Александрию. С этого времени создаются рецептуры получения хим. в-в, возникают "учреждения" (как храм Сераписа в Александрии, Египет), занимающиеся деятельностью, к-рую позже арабы назовут "аль-химия".
В 4-5 вв. хим. знание проникает в Малую Азию (вместе с несторианством), в Сирии возникают философские школы, транслировавшие греч. натурфилософию и передавшие хим. знание арабам.
В 3-4 вв. возникла алхимия - философское и культурное течение, соединяющее мистику и магию с ремеслом и искусством. Алхимия внесла значит. вклад в лаб. мастерство и технику, получение многих чистых хим. в-в. Алхимики дополнили элементы Аристотеля 4 началами (масло, влажность, и сера); комбинации этих мистич. элементов и начал определяли индивидуальность каждого в-ва. Алхимия оказала заметное влияние на формирование западноевропейской культуры (соединение рационализма с мистикой, познания с созиданием, специфич. культ золота), но не получила распространения в др. культурных регионах.
Джабир ибн Хайян, или по-европейски Гебер, Ибн Сина (Авиценна), Абу-ар-Рази и др. алхимики ввели в хим. обиход (из мочи), порох, мн. , NaOH, HNO 3 . Книги Гебера, переведенные на латынь, пользовались огромной популярностью. С 12 в. арабская алхимия начинает терять практич. направленность, а с этим и лидерство. Проникая через Испанию и Сицилию в Европу, она стимулирует работу европейских алхимиков, самыми известными из к-рых были Р. Бэкон и Р. Луллий. С 16 в. развивается практич. европейская алхимия, стимулированная потребностями металлургии (Г. Агрикола) и медицины (Т. Парацельс). Последний основал фармакологич. отрасль химии - ятрохимиюи вместе с Агриколой выступал фактически как первый реформатор алхимии.
X. как наука возникла в ходе научной революции 16-17 вв., когда в Западной Европе возникла новая цивилизация в результате череды тесно связанных революций: религиозной (Реформация), давшей новое толкование богоугодности земных дел; научной, давшей новую, механистич. картину мира (гелиоцентризм, бесконечность, подчиненность естественным законам, описание на языке математики); промышленной (возникновение фабрики как системы машин с использованием энергии ископаемого ); социальной (разрушение феодального и становление буржуазного общества).
X., вслед за физикой Г. Галилея и И. Ньютона, могла стать наукой лишь на пути механицизма, к-рый задал основные нормы и идеалы науки. В X. это было гораздо сложнее, чем в физике. Механика легко абстрагируется от особенностей индивидуального объекта. В X. каждый частный объект (в-во) - индивидуальность, качественно отличная от других. X. не могла выразить свой предмет чисто количественно и на всем протяжении своей истории оставалась мостом между миром количества и миром качества. Однако надежды антимеханицистов (от Д. Дидро до В. Оствальда) на то, что X. заложит основы иной, немеханистич. науки, не оправдались, и X. развивалась в рамках, определенных ньютоновской картиной мира.
Более двух веков X. вырабатывала представление о материальной природе своего объекта. Р. Бойль, заложивший основы рационализма и эксперим. метода в X., в своем труде "Химик-скептик" (1661) развил представления о хим. атомах (корпускулах), различия в форме и массе к-рых объясняют качества индивидуальных в-в. Атомистич. представления в X. подкреплялись идеологич. ролью атомизма в европейской культуре: человек-атом - модель человека, положенная в основу новой социальной философии.
Металлургич. X., имевшая дело с р-циями горения, окисления и восстановления, кальцинации - прокаливания металлов (X. называли пиротехнией, т. е. огненным искусством) -привлекла внимание к образующимся при этом газам. Я. ван Гельмонт, введший понятие "газ" и открывший (1620), положил начало пневматич. химии. Бойль в работе "Огонь и пламя, взвешенные на весах" (1672), повторяя опыты Ж. Рея (1630) по увеличению массы металла при обжиге, пришел к выводу, что это происходит за счет "захвата металлом весомых частиц пламени". На границе 16-17 вв. Г. Шталь формулирует общую теорию X. - теорию флогистона (теплорода, т. е. "в-ва горючести", удаляющегося с помощью воздуха из в-в при их горении), к-рая освободила X. от продержавшейся 2 тыс. лет системы Аристотеля. Хотя М. В. Ломоносов, повторив опыты по обжигу, открыл закон сохранения массы в хим. р-циях (1748) и смог дать правильное объяснение процессам горения и окисления как взаимод. в-ва с частицами воздуха (1756), познание горения и окисления было невозможно без развития пневматич. химии. В 1754 Дж. Блэк открыл (повторно) углекислый газ ("фиксированный воздух"); Дж. Пристли (1774) - , Г. Кавендиш (1766) - ("горючий воздух"). Эти открытия дали всю информацию, необходимую для объяснения процессов горения, окисления и дыхания, что и сделал А. Лавуазье в 1770-90-х гг., фактически похоронив этим теорию флогистона и стяжав себе славу "отца современной X.".
К нач. 19 в. пневматохимия и исследования состава в-в приблизили химиков к пониманию того, что хим. элементы соединяются в определенных, эквивалентных соотношениях; были сформулированы законы постоянства состава (Ж. Пруст, 1799-1806) и объемных отношений (Ж. Гей-Люс-сак, 1808). Наконец, Дж. Дальтон, наиб. полно изложивший свою концепцию в сочинении "Новая система химической философии" (1808-27), убедил современников в существовании атомов, ввел понятие атомного веса (массы) и возвратил к жизни понятие элемента, но уже в совсем ином смысле -как совокупности атомов одного вида.
Гипотеза А. Авогадро (1811, принята научным сообществом под влиянием С. Канниццаро в 1860) о том, что частицы простых газов представляют собой молекулы из двух одинаковых атомов, разрешила целый ряд противоречий. Картина материальной природы хим. объекта была завершена с открытием периодич. закона хим. элементов (Д. И. Менделеев, 1869). Он связал количеств. меру () с качеством (хим. св-ва), вскрыл смысл понятия хим. элемент, дал химику теорию большой предсказательной силы. X. стала совр. наукой. Периодич. закон узаконил собственное место X. в системе наук, разрешив подспудный конфликт хим. реальности с нормами механицизма.
Одновременно шел поиск причин и сил хим. взаимодействия. Возникла дуалистич. (электрохим.) теория (И. Берцелиус, 1812-19); введены понятия " " и "хим. связь", к-рые наполнились физ. смыслом с развитием теории строения атома и квантовой X. Им предшествовали интенсивные исследования орг. в-в в 1-й пол. 19 в., приведшие к разделению X. на 3 части: неорганическая химия, органическая химия и аналитическая химия (до 1-й пол. 19 в. последняя была основным разделом X.). Новый эмпирич. материал (р-ции замещения) не укладывался в теорию Берцелиуса, поэтому были введены представления о группах атомов, действующих в р-циях как целое - радикалах (Ф. Вёлер, Ю. Либих, 1832). Эти представления были развиты Ш. Жераром (1853) в теорию типов (4 типа), ценность к-рой состояла в том, что она легко связывалась с концепцией валентности (Э. Франкленд, 1852).
В 1-й пол. 19 в. было открыто одно из важнейших явлений X. - катализ (сам термин предложен Берцелиусом в 1835), очень скоро нашедшее широкое практич. применение. В сер. 19 в. наряду с важными открытиями таких новых в-в (и классов), как и красители (В. Перкин, 1856), были выдвинуты важные для дальнейшего развития X. концепции. В 1857-58 Ф. Кекуле развил теорию валентности применительно к орг. в-вам, установил четырехвалентность углерода и способность его атомов связываться друг с другом. Этим был проложен путь теории хим. строения орг. соед. (структурной теории), построенной А. М. Бутлеровым (1861). В 1865 Кекуле объяснил природу ароматич. соед. Я. Вант-Гофф и Ж. Ле Бель, постулировав тетраэдрич. структуры (1874), проложили путь трехмерному взгляду на структуру в-ва, заложив основы стереохимии как важного раздела Х.
В сер. 19 в. одновременно было положено начало исследованиям в области кинетики химической и термохимии. Л. Вильгельми изучил кинетику гидролиза углеводов (впервые дав ур-ние скорости гидролиза; 1850), а К. Гульдберг и П. Вааге в 1864-67 сформулировали закон действующих масс. Г. И. Гесс в 1840 открыл основной закон термохимии, М. Бертло и В. Ф. Лугинин исследовали теплоты мн. р-ций. В это же время развиваются работы по коллоидной химии, фотохимии и электрохимии, начало к-рым было положено еще в 18 в.
Работами Дж. Гиббса, Вант-Гоффа, В. Нернста и др. создается химическая . Исследования электропроводности р-ров и электролиза привели к открытию электролитич. диссоциации (С. Аррениус, 1887). В этом же году Оствальд и Вант-Гофф основали первый журнал, посвященный физической химии, и она оформилась как самостоятельная дисциплина. К сер. 19 в. принято относить зарождение агрохимии и биохимии, особенно в связи с пионерскими работами Либиха (1840-е гг.) по изучению ферментов, белков и углеводов.
19 в. по праву м. б. назван веком открытий хим. элементов. За эти 100 лет было открыто более половины (50) существующих на Земле элементов. Для сравнения: в 20 в. открыто 6 элементов, в 18 в.- 18, ранее 18 в.- 14.
Выдающиеся открытия в физике в кон. 19 в. (рентгеновские лучи, электрон) и развитие теоретич. представлений (квантовая теория) привели к открытию новых (радиоактивных) элементов и явления изотопии, возникновению радиохимии и квантовой химии, новым представлениям о строении атома и о природе хим. связи, дав начало развитию совр. X. (химии 20 в.).
Успехи X. 20 в. связаны с прогрессом аналит. X. и физ. методов изучения в-в и воздействия на них, проникновением в механизмы р-ций, с синтезом новых классов в-в и новых материалов, дифференциацией хим. дисциплин и интеграцией X. с другими науками, с удовлетворением потребностей совр. пром-сти, техники и технологии, медицины, строительства, сельского хозяйства и др. сфер человеческой деятельности в новых хим. знаниях, процессах и продуктах. Успешное применение новых физ. методов воздействия привело к формированию новых важных направлений X., напр. радиационной химии, плазмохимии. Вместе с X. низких температур ( криохимией )и X. высоких давлений (см. Давление), сонохимией (см. Ультразвук), лазерной химией и др. они стали формировать новую область - X. экстремальных воздействий, играющую большую роль в получении новых материалов (напр., для электроники) или старых ценных материалов сравнительно дешевым синтетич. путем (напр., алмазов или нитридов металлов).
На одно из первых мест в X. выдвигаются проблемы предсказания функциональных св-в в-ва на основе знания его структуры и определения структуры в-ва (и его синтез), исходя из его функционального назначения. Решение этих проблем связано с развитием расчетных квантово-хим. методов и новых теоретич. подходов, с успехами в неорг. и орг. синтезе. Развиваются работы по генной инженерии и по синтезу соед. с необычными строением и св-вами (напр., высокотемпературные сверхпроводники, ). Все шире применяются методы, основанные на матричном синтезе, а также использующие идеи планарной технологии. Получают дальнейшее развитие методы, моделирующие биохим. р-ции. Успехи спектроскопии (в т. ч. сканирующей туннельной) открыли перспективы "конструирования" в-в на мол. уровне, привели к созданию нового направления в X. - т. наз. нанотехнологии. Для управления хим. процессами как в лаб., так и в пром. масштабе, начинают использоваться принципы мол. и надмол. организации ансамблей реагирующих молекул (в т. ч. подходы, основанные на термодинамике иерархических систем).
Химия как система знания о в-вах и их превращениях. Это знание содержится в запасе фактов - надежно установленных и проверенных сведений о хим. элементах и соед., их р-циях и поведении в природных и искусств. средах. Критерии надежности фактов и способы их систематизации постоянно развиваются. Крупные обобщения, надежно связывающие большие совокупности фактов, становятся научными законами, формулировка к-рых открывает новые этапы X. (напр., законы сохранения массы и энергии, законы Дальтона, периодич. закон Менделеева). Теории, используя специфич. понятия, объясняют и прогнозируют факты более частной предметной области. По сути, опытное знание становится фактом только тогда, когда получает теоретич. толкование. Так, первая хим. теория - теория флогистона, будучи неверной, способствовала становлению X., т. к. соединяла факты в систему и позволяла формулировать новые вопросы. Структурная теория (Бутлеров, Кекуле) упорядочила и объяснила огромный материал орг. X. и обусловила быстрое развитие хим. синтеза и исследования структуры орг. соединений.
X. как знание - система очень динамичная. Эволюционное накопление знаний прерывается революциями - глубокой перестройкой системы фактов, теорий и методов, с возникновением нового набора понятий или даже нового стиля мышления. Так, революцию вызвали труды Лавуазье (матери-алистич. теория окисления, внедрение количеств. методов эксперимента, разработка хим. номенклатуры), открытие периодич. закона Менделеева, создание в нач. 20 в. новых аналит. методов (микроанализ, ). Революцией можно считать и появление новых областей, вырабатывающих новое видение предмета X. и влияющих на все ее области (напр., возникновение физ. X. на базе хим. термодинамики и хим. кинетики).
Хим. знание обладает развитой структурой. Каркас X. составляют основные хим. дисциплины, сложившиеся в 19 в.: аналит., неорг., орг. и физ. X. В дальнейшем в ходе эволюции структуры А. образовалось большое число новых дисциплин (напр., кристаллохимия), а также новая инженерная отрасль - химическая технология.
На каркасе дисциплин вырастает большая совокупность исследовательских областей, часть из к-рых входит в ту или иную дисциплину (напр., X. элементоорг. соед.- часть орг. X.), другие носят многодисциплинарный характер, т. е. требуют объединения в одном исследовании ученых из разных дисциплин (напр., исследование структуры биополимеров с использованием комплекса сложных методов). Третьи являются междисциплинарными, т. е. требуют подготовки специалиста нового профиля (напр., X. нервного импульса).
Поскольку почти вся практич. деятельность людей связана с применением материи как в-ва, хим. знание необходимо во всех областях науки и технологии, осваивающих материальный мир. Поэтому сегодня X. стала, наравне с математикой, хранилищем и генератором такого знания, к-рое "пропитывает" почти всю остальную науку. То есть, выделяя X. как совокупность областей знания, можно говорить и о хим. аспекте большинства других областей науки. На "границах" X. существует множество гибридных дисциплин и областей.
На всех этапах развития как науки X. испытывает мощное воздействие физ. наук - сначала ньютоновской механики, потом термодинамики, атомной физики и квантовой механики. Атомная физика дает знание, входящее в фундамент X., раскрывает смысл периодич. закона, помогает понять закономерности распространенности и распределения хим. элементов во Вселенной, чему посвящены ядерная астрофизика и космохимия.
Фундам. влияние оказала на X. термодинамика, устанавливающая принципиальные ограничения на возможность протекания хим. р-ций (хим. термодинамика). X., весь мир к-рой был изначально связан с огнем, быстро освоила термодинамич. способ мышления. Вант-Гофф и Аррениус связали с термодинамикой исследование скорости р-ций (кинетику) -X. получила совр. способ изучения процесса. Изучение хим. кинетики потребовало привлечения многих частных физ. дисциплин для понимания процессов переноса в-в (см., напр., Диффузия, Массообмен ).Расширение и углубление математизации (напр., применение мат. моделирования, графов теории )позволяет говорить о формировании мат. X. (ее предсказал Ломоносов, назвав одну из своих книг "Элементы математической химии").

Язык химии. Система информации. Предмет X.- элементы и их соед., хим. взаимод. этих объектов - обладает огромным и быстро растущим разнообразием. Соответственно сложен и динамичен язык л. Его словарь включает назв. элементов, соединений, хим. частиц и материалов, а также понятия, отражающие структуру объектов и их взаимодействие. Язык X. имеет развитую морфологию - систему префиксов, суффиксов и окончаний, позволяющих выразить качественное многообразие хим. мира с большой гибкостью (см. Номенклатура химическая). Словарь X. переведен на язык символов (знаков, ф-л, ур-ний), к-рые позволяют заменить текст очень компактным выражением или зрительным образом (напр., пространств. модели). Создание научного языка X. и способа записи информации (прежде всего на бумаге) - один из великих интеллектуальных подвигов европейской науки. Международное сообщество химиков сумело наладить конструктивную всемирную работу в столь противоречивом деле, как выработка терминологии, классификации и номенклатуры. Было найдено равновесие между обыденным языком, историческими (тривиальными) названиями хим. соединений и их строгими формульными обозначениями. Создание языка X.- удивительный пример сочетания очень высокой мобильности и прогресса с устойчивостью и преемственностью (консерватизмом). Совр. хим. язык позволяет очень коротко и однозначно записывать огромный объем информации и обмениваться ею между химиками всего мира. Созданы машиночитаемые версии этого языка. Многообразие объекта X.и сложность языка делают информационную систему X. наиб. крупной и изощренной во всей науке. Ее основу составляют химические журналы, а также монографии, учебники, справочники. Благодаря рано возникшей в X. традиции международной координации, более века назад сложились нормы описания хим. в-в и хим. р-ций и положено начало системы периодически пополняющихся указателей (напр., указатель орг. соед. Бейльштейна; см. также Химические справочники и энциклопедии). Огромные масштабы хим. литературы уже 100 лет назад побудили искать способы ее "сжатия". Возникли реферативные журналы (РЖ); после 2-й мировой войны в мире издавалось два максимально полных РЖ: "Chemical Abstracts" и "РЖ Химия". На базе РЖ развиваются автоматизир. информационно-поисковые системы.

Химия как социальная система - крупнейшая часть всего сообщества ученых. На формирование химика как типа ученого оказали влияние особенности объекта его науки и способа деятельности (хим. эксперимента). Трудности мат. формализации объекта (по сравнению с физикой) и в то же время многообразие чувственных проявлений (запах, цвет, биол. и др. ) с самого начала ограничивали господство механицизма в мышлении химика и оставляли значит. поле для интуиции и артистизма. Кроме того, химик всегда применял инструмент немеханич. природы - огонь. С другой стороны, в отличие от устойчивых, данных природой объектов биолога, мир химика обладает неисчерпаемым и быстро нарастающим многообразием. Неустранимая таинственность нового в-ва придала мироощущению химика ответственность и осторожность (как социальный тип химик консервативен). Хим. лаборатория выработала жесткий механизм "естественного отбора", отторжения самонадеянных и склонных к ошибкам людей. Это придает своеобразие не только стилю мышления, но и духовно-нравственной организации химика.
Сообщество химиков состоит из людей, профессионально занимающихся X. и относящих самих себя к этой области. Примерно половина из них работает, однако, в других областях, обеспечивая их хим. знанием. Кроме того, к ним примыкает множество ученых и технологов - в большой мере химиков, хотя уже и не относящих себя к химикам (освоение навыков и умений химика учеными других областей затруднено из-за указанных выше особенностей предмета).
Как и любое другое сплоченное сообщество, химики имеют свой профессиональный язык, систему воспроизводства кадров, систему коммуникаций [журналы, конгрессы и т. д.], свою историю, свои культурные нормы и стиль поведения.

Методы исследования. Особая область хим. знания - методы хим. эксперимента (анализа состава и структуры, синтеза хим. в-в). А.- наиб. ярко выраженная эксперим. наука. Набор навыков и приемов, к-рыми должен владеть химик, очень широк, а комплекс методов быстро растет. Поскольку методы хим. эксперимента (особенно анализа) используются почти во всех областях науки, X. разрабатывает технологии для всей науки и объединяет ее методически. С другой стороны, X. проявляет очень высокую восприимчивость к методам, рожденным в др. областях (прежде всего физике). Ее методы носят в высшей степени междисциплинарный характер.
В исследоват. целях в X. используется огромный набор способов воздействия на в-во. Вначале это были термич., хим. и биол. воздействия. Затем добавились высокие и низкие давления, мех., магн. и электрич. воздействия, потоки ионов кэлементарных частиц, лазерное излучение и др. Сейчас все больше этих способов проникает в технологию произ-ва, что открывает новый важный канал связи науки с произ-вом.

Организации и учреждения. Хим. исследования - особый тип деятельности, выработавший соответствующую систему организаций и учреждений. Особым типом учреждения стала хим. лаборатория, устройство к-рой отвечает основным ф-ци-ям, выполняемым в коллективе химиков. Одну из первых лабораторий создал Ломоносов в 1748, на 76 лет раньше, чем хим. лаборатории появились в США. Пространств. строение лаборатории и ее оборудование позволяют хранить и использовать большое число приборов, инструментов и материалов, в т. ч. потенциально очень опасных и несовместимых между собой (легко воспламеняющихся, взрывчатых и ядовитых).
Эволюция методов исследования в X. привела к дифференциации лабораторий и выделению множества методич. лабораторий и даже приборных центров, к-рые специализируются на обслуживании большого числа коллективов химиков (анализы, измерения, воздействие на в-во, расчеты и т. д.). Учреждением, объединяющим работающие в близких областях лаборатории, с кон. 19 в. стал исследоват. ин-т (см. Химические институты). Очень часто хим. ин-т имеет опытное произ-во - систему полупром. установок для изготовления небольших партий в-в и материалов, их испытания и отработки технол. режимов.
Подготовка химиков ведется на хим. факультетах университетов или в специализир. высших учебных заведениях, к-рые отличаются от других большой долей практикума и интенсивным использованием демонстрационных опытов в теоретич. курсах. Разработка хим. практикумов и лекционных опытов - особый жанр хим. исследований, педагогики и во многом искусства. Начиная с сер. 20 в. подготовка химиков стала выходить за рамки вуза, охватывать более ранние возрастные группы. Возникли специализир. хим. средние школы, кружки и олимпиады. В СССР и России была создана одна из лучших в мире систем доинститутской хим. подготовки, развит жанр популярной хим. литературы.
Для хранения и передачи хим. знания существует сеть издательств, библиотек и информационных центров. Особый тип учреждений X. составляют национальные и международные органы управления и координации всей деятельностью в этой сфере - государственные и общественные (см., напр., Международный союз теоретической и прикладной химии).
Система учреждений и организаций X.- сложный организм, к-рый "выращивался" 300 лет и во всех странах рассматривается как большое национальное достояние. Лишь две страны в мире обладали целостной системой организации X. по структуре знания и по структуре ф-ций - США и СССР.

Химия и общество. X.- наука, диапазон отношений к-рой с обществом всегда был очень широк - от восхищения и слепой веры ("химизация всего народного хозяйства") до столь же слепого отрицания ("нитратный" бум) и хемофобии. На X. был перенесен образ алхимика - мага, скрывающего свои цели и обладающего непонятной силой. Яды и порох в прошлом, нервно-паралитич. и психотропные в-ва сегодня -эти инструменты власти обьщенное сознание ассоциирует с X. Поскольку хим. пром-сть является важным и необходимым компонентом экономики, хемофобия нередко сознательно разжигается в конъюнктурных целях (искусств. экологич. психозы).
На деле X. является системообразующим фактором совр. общества, т. е. совершенно необходимым условием его существования и воспроизводства. Прежде всего потому, что X. участвует в формировании совр. человека. Из его мировоззрения нельзя изъять видение мира через призму понятий X. Более того, в индустриальной цивилизации человек сохраняет свой статус члена общества (не маргинализуется) лишь в том случае, если достаточно быстро осваивает новые хим. представления (для чего служит целая система популяризации X.). Вся техносфера - искусственно созданный окружающий человека мир - все быстрее насыщается продуктами хим. произ-ва, обращение с к-рыми требует высокого уровня хим. знаний, навыков и интуиции.
В кон. 20 в. все более ощущается общее несоответствие обществ. ин-тов и обыденного сознания индустриального общества уровню химизации совр. мира. Это несоответствие породило цепь противоречий, ставших глобальной проблемой и создающих качественно новую опасность. На всех социальных уровнях, включая научное сообщество в целом, растет отставание уровня хим. знаний и навыков от хим. реальности техносферы и ее воздействия на биосферу. Хим. образование и воспитание в общей школе скудеет. Увеличивается пропасть между хим. подготовкой политиков и потенциальной опасностью неверных решений. Организация новой, адекватной реальности системы всеобщего хим. образования и освоение хим. культуры становится условием безопасности и устойчивого развития цивилизации. На время кризиса (к-рый обещает быть долгим) неизбежна переориентация приоритетов X.: от знания ради улучшения условий жизни к знанию ради гарантир. сохранения жизни (от критерия "максимизации выгоды" к критерию "минимизации ущерба").

Прикладная химия. Практическое, прикладное значение X. состоит в осуществлении контроля над хим. процессами, протекающими в природе и техносфере, в произ-ве и преобразовании нужных человеку в-в и материалов. В большинстве отраслей произ-ва вплоть до 20 в. доминировали процессы, унаследованные от ремесленного периода. X. раньше других наук стала порождать произ-ва, сам принцип к-рых был основан на научном знании (напр., синтез анилиновых красителей).
Состояние хим. пром-сти во многом определяло темпы и направление индустриализации и политич. ситуацию (как, напр., не предвиденное странами Антанты создание крупнотоннажного произ-ва аммиака и азотной кислоты Германией по методу Гебера - Боша, что обеспечило ей достаточное для ведения мировой войны кол-во взрывчатых в-в). Развитие пром-сти минер, удобрений, а затем и ср-в защиты растений резко повысило продуктивность сельского хозяйства, что стало условием урбанизации и быстрого развития индустрии. Замена техн. культур искусств. в-вами и материалами (ткани, красители, заменители жиров и др.) равноценно значит. увеличению продовольств. ресурсов и сырья для легкой пром-сти. Состояние и экономич. эффективность машиностроения и стр-ва все больше определяется разработкой и произ-вом синтетич. материалов (пластмасс, каучуков, пленок и волокон). Развитие новых систем связи, к-рые в ближайшем будущем кардинально изменят и уже начали менять облик цивилизации, определяется разработкой оптоволоконных материалов; прогресс телевидения, информатики и компьютеризации связан с разработкой элементной базы микроэлектроники и мол. электроники. В целом развитие техносферы во многом зависит сегодня от ассортимента и кол-ва выпускаемых хим. пром-стью продуктов. Качество многих хим. продуктов (напр., лакокрасочных материалов) влияет и на духовное благополучие населения, т. е. участвует в формировании высших ценностей человека.
Невозможно переоценить роль X. в развитии одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством,- защите окружающей среды (см. Охрана природы). Здесь задача X. состоит в разработке и усовершенствовании методов обнаружения и определения антропогенных загрязнений, изучении и моделировании хим. р-ций, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, создании безотходных или малоотходных хим. произ-в, разработке способов обезвреживания и утилизации пром. и бытовых отходов.

Лит.: Фнгуровский Н. А., Очерк общей истории химии, т. 1-2, М., 1969-79; Кузнецов В. И., Диалектика развития химии, М., 1973; Соловьев Ю. И., Трифонов Д. Н., Шамин А. Н., История химии. Развитие основных направлений современной химии, М., 1978; Джуа М., История химии, пер. с итал., М., 1975; Легасов В. А., Бучаченко А. Л., "Успехи химии", 1986, т. 55, в. 12, с. 1949-78; Фримантл М., Химия в действии, пер. с англ., ч. 1-2, М., 1991; Пиментел Дж., Кунрод Дж., Возможности химии сегодня и завтра, пер. с англ., М., 1992; Par ting ton J. R., A history of chemistry, v. 1-4, L.- N. Y., 1961-70. С.

Г. Кара-Мурза, Т. А. Айзатулин. Словарь иностранных слов русского языка

ХИМИЯ - ХИМИЯ, наука о веществах, их превращениях, взаимодействии и о происходящих при этом явлениях. Выяснением основных понятий, к рыми оперирует X., как напр, атом, молекула, элемент, простое тело, реакция и др., учением о молекулярных, атомных и… … Большая медицинская энциклопедия

- (возможно от греч. Chemia Хемия, одно из древнейших названий Египта), наука, изучающая превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения. Химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей, выделка кожи и… … Большой Энциклопедический словарь

ХИМИЯ, отрасль науки, изучающая свойства, состав и структуру веществ и их взаимодействие друг с другом. В настоящее время химия представляет собой обширную область знаний и подразделяется прежде всего на органическую и неорганическую химию.… … Научно-технический энциклопедический словарь

ХИМИЯ, химии, мн. нет, жен. (греч. chemeia). Наука о составе, строении, изменениях и превращениях, а также об образовании новых простых и сложных веществ. Химию, говорит Энгельс, можно назвать наукой о качественных изменениях тел, происходящих… … Толковый словарь Ушакова

химия - – наука о составе, строении, свойствах и превращениях веществ. Словарь по аналитической химии аналитическая химия коллоидная химия неорганическая химия … Химические термины

Совокупность наук, предмет к рых составляют соединения атомов и превращения этих соединений, происходящие с разрывом одних и образованием других межатомных связей. Различные химия, науки отличаются тем, что они занимаются либо разными классами… … Философская энциклопедия

химия - ХИМИЯ, и, ж. 1. Вредное производство. Работать на химии. Послать на химию. 2. Наркотические средства, таблетки и т. п. 3. Все ненатуральные, вредные продукты. Не колбаса химия одна. Сам ешь свою химию. 4. Разновидность причесок с химической… … Словарь русского арго

Наука * История * Математика * Медицина * Открытие * Прогресс * Техника * Философия * Химия Химия Кто не понимает ничего, кроме химии, тот и ее понимает недостаточно. Лихтенберг Георг (Lichtenberg) (

ХИМИЯ , наука о веществах, их превращениях, взаимодействии и о происходящих при этом явлениях. Выяснением основных понятий, к-рыми оперирует X., как напр, атом, молекула, элемент, простое тело, реакция и др., учением о молекулярных, атомных и эквивалентных весах и изучением общих закономерностей, к-рым подчиняются простые и сложные тела, занимается общая X. Отличия в свойствах веществ, содержащих углерод, от соединений других элементов, особые закономерности и большое количество известных соединений углерода привели к отделению X. углерода-органической химии (см.)-от неорганической химии (см.), изучающей соединения остальных элементов. Нек-рые отделы этих наук в свою очередь выделились в самостоятельные дисциплины, как напр. биологическая химия (см.), X. реактивных веществ, X. редких элементов и др. С точки зрения методов, какими пользуется X. для изучения вещества, различают: аналитическую химию, преследующую цель узнать состав данного тела, для чего она разлагает его на составные части, выделяет из них чистые вещества и определяет, из каких элементов они построены (качественный анализ), в каких количествах находятся эти элементы (количественный анализ) и как они между собой соединены. Решения этих вопросов аналитическая X. достигает путем изучения реакций данного вещества с другими уже известными веществами (реактивами). Выводы и заключения аналитической X. проверяются синтетической X., к-рая, руководствуясь данными анализа и общими законами, стремится построить, получить вещество, исходя из более простых веществ, строение к-рых известно, или из элементов. Синтетическая X. не только искусственно получает вещества, находимые в природе, но и приготовляет совершенно новые вещества, подчас обладающие весьма ценными свойствами (синтезы многих красок, фарм. препаратов, взрывчатых веществ, ОВ и др.). Применение физ. методов к изучению веществ и хим. реакций привело к созданию физической химии (см.), дисциплины, охватывающей математическими закономерностями хим. явления и распадающейся в свою очередь на ряд дисциплин: термохимия, электрохимия, фотохимия и др. Изменение свойств вещества в зависимости от его раздробленности, дисперсности и весьма большое распространение в природе веществ в состоянии мельчайшего раздробления, в коллоидном состоянии-послужили причиной выделения в самостоятельную дисциплину еще одного отдела теоретической X.-коллоидной химии (см. Коллоиды, коллоидная химия). Достижения и выводы теоретической X. лежат в основе прикладной X., также дробящейся на ряд отделов, в зависимости от того, в какой области она находит применение. Так, техническая X. изучает наиболее целесообразные методы получения на практике различных веществ. Агрохимия исследует хим. состав и свойства различных почв в связи с культивированием на них тех или иных растений, учит целесообразному употреблению удобрений. Пищевая X. изучает продукты питания с точки зрения их питательной ценности, исследования доброкачественности, открытия фальсификаций и возможности замены одного продукта другим (проблема суррогатов). Фармацевтическая химия (см.) занимается синтезом медикаментов и выяснением связи между составом и строением вещества и его действием на организм. Судебная химия (см.), открывая яды и примеси посторонних веществ в различных продуктах и органах, способствует раскрытию преступлений. Некоторые отделы технической X., дав начало особым отраслям промышленности, выросли в специальные дисциплины, таковы: X. красителей, X. искусственного волокна, X. каучука и т. п. Если X. в своем развитии приходится пользоваться данными и прибегать к помощи математики, механики и гл. обр. физики, с к-рой X. в нек-рых отделах, как напр. в учении о строении атома, нераздельно сливается, то и обратно: данные X. широко используются в целом ряде дисциплин. Развитие геологии и минералогии стоит в тесной связи с хим. исследованием минералов, полезных ископаемых и горных пород. Ботаника в ее крупных отделах-физиологии растений и агрономии- основывается на данных X. Микробиология, имея дело с изменением вещества под влиянием микроорганизмов, тем самым входит в тесное соприкосновение с X. Широко пользуется успехами химии и медицина в самых разнообразных ее отделах. Биол. X. занимается изу- чением с хим. точки зрения протекающих в организме процессов. Физиология, фармакология, фармация, химиотерапия, экспериментальная гигиена и ряд других дисциплин, изучающих превращения веществ в организме или взаимодействие их с организмом, тем самым стоят в тесной связи с X. Краткий очерк развития X. Период первоначального знакомства с хим. явлениями, период накопления разрозненных опытных данных, отдельных наблюдений, фактов начался в Египте, где в руках жрецов были собраны сведения об обработке металлов, производстве стекла, эмали, приготовлении сплавов, лекарств, способах бальзамирования трупов. Все эти процессы обставляются мистическим ритуалом, хранятся в тайне, и повиди-мому от египетского слова chemi, означающего черный, темный, и произошло название X. Этот период продолжался арабами (8-9 вв.), назвавшими науку о приготовлении сплавов, очистке олова, свинца, о способах окраски, умножении золота, о приготовлении лекарств, любовных зелий и т. п. алхимией (см.). От арабов алхимия перешла в Европу (13-14 вв.). Расширение торговых связей и поднятие ценности золота в торговых оборотах выдвинули на первый план проблему получения золота из других веществ. Руководствуясь идеями Аристотеля и широко пользуясь экспериментом, алхимики в поисках философского камня для превращения веществ и элексиров, дающих здоровье и молодость, накопили огромный опытный материал, в чем основное значение этой эпохи. Работы Бойля (1627-1691), выдвинувшего на первое место эксперимент, а не предвзятые идеи, открывают новую эпоху в развитии X. Изучая разложение веществ, Бойль приходит к понятию хим. элемента как простого вещества, не поддающегося дальнейшему разложению. Развитие промышленности (17 и начало 18 вв.) и в частности металлургии сосредотачивало внимание химиков того времени на явлениях окисления и восстановления металлов, явлениях горения, и накопившиеся факты неизбежно требовали обобщения, без к-рого не могло быть дальнейшего развития. Таким обобщением явилась теория флогистона Г. Шталя (1660-1734) (см. Неорганическая химия), служившая путеводной нитью при дальнейших исследованиях в продолжение почти целого столетия. К этому времени на смену феодализма идет молодой, революционный тогда класс-буржуазия. Конец 18 в. характеризуется бурным ростом производительных сил и развитием естественных наук; в X. мы имеем целую плеяду талантливых химиков. Кевендиш (1766) открывает водород, Пристли (1774) получает и описывает кислород, Шееле-хлор и ряд органических соединений, Д. Резерфорд (1772) открывает азот. Теория флогистона в своем развитии накапливает ряд противоречий, и Лавуазье (1743-1794), основываясь на экспериментальном материале теории флогистона, опровергает последнюю, открывая в полученном Пристли кислороде реальный антипод флогистона. Введя строго количественный метод в X. (взвешивание веществ до и после реакции), Лавуазье обосновывает правильную теорию окисления и экспериментально подтверждает закон сохранения материи, формулированный еще ранее Ломоносовым (1711-1765). Количественные исследования Рихтера (1762-1807), Бергмана, Венцеля и других химиков привели к открытию законов постоянства состава, эквивалентов, и наконец Дальтон (1766-1844), открыв закон кратных отношений, видит в нем экспериментальное доказательство атомистической теории строения вещества, теории, лежащей в основе всех представлений современной X. Исследования Г. Люссака (1805) и Авогадро (1811) над объемами реагирующих газов способствовали дальнейшему развитию атомной и молекулярной теории вещества. В. Проут (1785-1850) пошел еще дальше и на основании простых соотношений, наблюдаемых у нек-рых атомных весов, сделал вывод о существовании атомов первоначальной материи, из которых построены все атомы элементов. Гипотеза Проута была совершенно оставлена после более точных определений атомных весов, произведенных Стасом (1813-1891), и только в современной X. после открытия изотопов (см.) эта гипотеза нашла блестящее подтверждение в электронной теории атомов. Большое влияние на дальнейшее развитие X. оказали работы Берцелиуса (1779-1848), выдвинувшего электрохимическую теорию сродства и определившего очень точно для того времени атомные веса известных тогда элементов. Ему же принадлежит введение современной хим. символики. Переход от кустарного к машинному способу производства повлиял на развитие металлургии, потребовавшей в свою очередь высококачественного угля. Получающаяся при коксовании угля каменноугольная смола дала ряд веществ для бурного развития органической хим. промышленности, в первую очередь красок, нужных для текстильной промышленности. В тесной связи со сказанным стоит быстрое развитие органической X. начиная с 40-х годов 19 в. (работы Жерара, Бертло-во Франции, Фарадея-в Англии, Либиха, Велера, Бунзена, Кекуле-в Германии и Воскресенского, Зи-нина, Бутлерова-в России). Устанавливаются основные понятия о различии атома и молекулы, атомного веса и эквивалента (работы Лорана, Жерара, Канниццаро). Обобщением огромного материала химии явился периодический закон, открытый Д. И. Менделеевым (1837-1907). Периодическая система элементов (см.) не только позволила систематизировать имеющийся материал, но предсказала ряд позднее открытых элементов, указала на связь, существующую между элементами, и послужила основой для всего современного учения о строении атомов. Конец 19 в. и начало 20 в. характеризуется развитием физической X. Законы, найденные термохимией, позволили впервые подойти с количественной точки зрения к определению химического сродства. Теория растворов вант-Гоффа, электролитической диссоциации Аррениуса послужила фундаментом для создания учения об ионах (см.). Открытие лучей Рентгена, явлений радиоактивности, изотопов, развитие спектроскопии позволили глубже проникнуть в строение атомов и подойти к разрешению таких вопросов современной X., как природа хим. сродства, катализ, превращение элементов, строение высокомолекулярных соединений и, др. (работы Бора, Ленгмюра, Резерфорда, Дебая, Планка, Косселя, Астона, Льюиса, Тейлора, Штаудингера и др.). Роль X. в царской России была очень скромной. Правда, в области теоретической X. от- дельные русские ученые занимали видное место (Ломоносов, Зинин, Бутлеров, Менделеев, Марковников и др.), но по развитию хим. промышленности Россия занимала одно из последних мест. Только после Октябрьской революции во всей широте была поставлена проблема химизации всего хозяйства СССР. Уже к началу второго пятилетия окрепла основная хим. и туковая промышленность, расширено и реконструировано коксохим. производство. Создаются промышленности ани-ло-и лако-красочная, искусственного волокна, пластмасс, каучука, фармацевтическая и др. Растут хим. комбинаты: Березники, Бобрики, Хибины. Неимоверно расширилась сеть научно-исследовательских ин-тов, лабораторий, кафедр. Важнейшими хим. лабораториями и ин-тами в СССР являются: лаборатории хим. и биол. ассоциаций Академии наук СССР, Фи-зико-хим. ин-та им. Карпова, Государственный ин-т прикладной химии, Химико-фармацевтический ин-т, Ин-т органических полупродуктов и красителей, химический сектор ВИЭМ и лаборатории кафедр высших учебных заведений (лаборатории химии МГУ, Военно-химической академии, Ленинградского ун-та, Казанского ун-та и др.). Все это способствует росту хим. мощи Союза и выдвижению его и по хим. промышленности на одно из первых мест, а вместе с тем и росту хим. научных сил и самой X. Для обмена опытом и совместного обсуждения работ химики объединяются в хим. общества (Менделеевское хим. общество, в СССР, Deutsehe chemische Gesellschaft, Societe chimique de France, American chemical society и др.), периодически устраиваются международные съезды (напр. Менделеевские съезды, устраиваемые в СССР) и издается целый ряд периодических изданий (таковыжурнал общей и физ. X., журнал хим. промышленности, химико-фармацевтический журнал в СССР, Berichte der deutschen chemi-schen Gesellschaft, Zeitschrift fur analytische Chemie, Zeitschrift fur physikalische Chemie, Zeitschrift fur anorganische und allgemeine Chemie, Mikrochemie, Kolloid-Zeitschrift-в Германии, Journal of the American chemical society-в Америке, Journal of the chemical society-в Англии, Bulletin de la Societe chimique, Annales de chimie-во Франции и др. Преподавание X. в мед. вузах преследует две цели: 1) дать запас хим. сведений, благодаря к-рым врач может сознательно разбираться в хим. процессах, протекающих в здоровом и больном организме, сопоставлять их с картиной, получаемой при клин, исследовании крови, мочи, кала и т. п., ориентироваться в фармакологии, химиотерапии, разбираться в причинах проф. заболеваний и вести профилактическую работу на хим. производствах; 2) научить студента делать выводы и сопоставления из экспериментального материала, с к-рым он знакомится на практических занятиях, и расширить общий культурный кругозор студента. Т. к. отдельные хим. дисциплины стоят друг с другом в генетической связи, то преподавание X. целесообразно вести в следующей последовательности: неорганическая X., аналитическая X., органическая X., физическая X., коллоидная X. и биологическая X. Лит.: История.-В альдея П., Очерк истории химии в России, Одесса, 1917; Герц В., Очерк истории развития основных воззрений химии, Л., 1924; Ладе ц б у р г А., Лекции по истории развития химии от Лавуазье до нашего времени, Одесса, 1917; Мен-шуткин Б., Важнейшие этапы в развитии химии, Л"., 1932; Мур Ф., История химии, М.-Л., 1925; Рамса й-Оствальд, Из истории химии, П., 1920; Ш о р ы г и н П., Успехи органической химии, М.-Л., 1928; Berthelot M., Die Chemie im Altertum und im Mittelalter, Lpz., 1909; Brown J., A history of chemistry from the earliest times till the present day, L., 1913; Cushman A., Chemistry and civilization, Boston, 1920; Delacre M., Histoire de la chimie, P., 1920; G-r a e b e C, Geschichte der organi-schen Chemie, B.," 1920; Meyer E., Geschichte der Chemie von den altesten Zeiten bis zur Gegenwart, zugleich Einfiihrung in das Studium der Chemie, Lpz., 1914; Moore F., A history of chemistry, N.-Y., 1918; Tilde nW., The progres of scientific chemistry in our own times, with biographical notices, L., 1913. Руководства и справочники.-Г ипзберг А., Курс органической химии для медиков, Л., 1933; Каблуков И., Основные начала неорганической химии, М., 1931; Котюков И., Физическая химия, Томск, 1930; Л аур и Г., Сег"ден Си Раковский А., Курс физической химии, М., 1934; М е н д е л е е в Д., Основы химии, т. I-П, М., 1934; Реформатский А., Начальный курс органической химии, М.-П., 1923; о н ш е, Неорганическая химия, М., 1924; Степанов А., Курс органической химии для медиков, М.- Л., 1932; Тредвель Ф., Курс аналитической химии, т. I-II, М.-Л., 1927; Чичибабин А., Основные начала органической химии, М.-Л., 1931; Ш о-рыгин П., Краткий курс органической химии для медиков и биологов, Л. - М., 1932; В е i 1 s t e i n, Handbuch der organischen Chemie, hrsg. v. d. Deutschen chemischen Gesellschaft, B. I-XX, В., 1918-1935; Handbuch der biochemischen Arbeitsmethoden, hrsg. v. E. Abderhalden, В.-Wien, B. I-IV, 1909-1910; Holland J., A text-book of medical chemistry, Philadelphia-L., 1917; Holleman A., Lehrbuch der Chemie, B. I-II, B.-Lpz., 1930; Krause H., tlber den Anteil der Chemie an der Entwicklung der medizi-nischen Wissenschaften, Lpz., 1907; Oppenheimer C, Chemische Technik fur Aerzte, Lpz., 1912; The chemical age, chemical dictionary, London, 1924; U 1-lmann F., Enzyklopadie der technischen Chemie, Berlin, 1914. Библиография.-T ерентьев А., Специальная химическая литература и пользование ею, библиографич. указатель, М., 1933; За овладение техникой, Химический реферативный журнал, Л., с 1931; Bibliographia chimica, internationaler Literaturanzeiger fur Chemie, chemische Technologie und alle Grenzgebiete, Lpz., 1922- 1926; British chemical abstracts, L., с 1926; Chemical abstracts, Washington, с 1907; Chemisches Zentralblatt, В., с 1856; Mason F., An introduction to the literature ot. chemistry, Oxford, 1925; Mellon, Chemical publications, their nature and use, N. Y., 1928; W e s t с h a-rence Y. a. Berolzheimer D., Bibliography of bibliographies on chemistry and chemical technology, Washington, 1932. Периодические издания.- Журнал общей химии, М.-Л., с 1931; Журнал прикладной химии, М., с 1924; Журнал физической химии, М., с 1930; Annales de chimie et de physique, P., 1816; Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft, В., с 1868; Chemical News, L., с 1859; Helvetica chimica acta, Geneve,с 1918; Journal of theAmerican chemical society, N. Y., с 1879; Journal of the chemical society of London, L., с 1862; Liebig"s Annalen der Chemie, Lpz., с 1873; Zeitschrift fur angewandte Chemie, В., с 1888; Zeitschrift fur anorganische und allgemeine Chemie, Lpz., с 1891. См. также литературу к статьям Биологическая химия, Коллоиды, коллоидная химия, Физиология и Физическая химия. А. Кузин.

Химический элемент, простое и сложное вещество, аллотропия. Относительная атомная и молекулярная массы, моль, молярная масса. Валентность, степень окисления, химическая связь, структурная формула.

Практикум: Расчеты по химическим формулам, химическим уравнениям.Решение задач на нахождение химической формулы вещества. Решение задач с использованием понятия «молярная масса». Вычисления по химическим уравнениям, если одно из веществ взято в избытке, если одно из веществ содержит примеси. Решение задач на определение выхода продукта реакции.

Химия - это наука о веществах, их свойствах и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также о фундаментальных законах, которым эти превращения подчиняются. Поскольку все вещества состоят из атомов, которые благодаря химическим связям способны формировать молекулы, то химия занимается в основном изучением взаимодействий между атомами и молекулами, полученными в результате таких взаимодействий.

Химический элемент - определённый вид атома имеющий название, порядковый номер, и положение в таблице Менделеева называют химическим элементом. В настоящее время известно 118 химических элементов, заканчивая Uuo (Ununoctium - Унуноктий). Каждый элемент обозначен символом, который представляет одну или две буквы из его латинского названия (водород обозначен буквой H - первой буквой его латинского названия Hydrogenium).

Вещество - вид материи с определёнными химическими и физическими свойствами. Совокупность атомов, атомных частиц или молекул, находящаяся в определённом агрегатном состоянии. Из веществ состоят физические тела (медь - вещество, а медная монета - физическое тело).

Простое вещество - вещество, состоящее из атомов одного химического элемента: водород, кислород и т.д.

Сложное вещество - вещество, состоящее из атомов разных химических элементов: кислоты, вода и др.

Аллотропия - это способность некоторых химических элементов существовать в виде двух или нескольких простых веществ, различных по строению и свойствам. Например: алмаз и уголь состоят из одного и того же элемента - углерода.

Относительная атомная масса. Относительной атомной массой элемента называют отношение абсолютной массы атома к 1/12 части абсолютной массы атома изотопа углерода 12С. Обозначают относительную атомную массу элемента символом Аr, где r - начальная буква английского слова relative (относительный).

Относительная молекулярная масса. Относительной молекулярной массой Мr называют отношение абсолютной массы молекулы к 1/12 массы атома изотопа углерода 12С.

Обратите внимание на то, что относительные массы по определению являются безразмерными величинами.

Таким образом, мерой относительных атомных и молекулярных масс избрана 1/12 часть массы атома изотопа углерода 12С, которая называется атомной единицей массы (а.е.м.):

Моль. В химии чрезвычайное значение имеет особая величина - количество вещества.

Количество вещества определяется числом структурных единиц (атомов, молекул, ионов или других частиц) этого вещества, оно обозначается обычно n и выражается в молях (моль).

Моль - это единица количества вещества, содержащая столько же структурных единиц данного вещества, сколько атомов содержится в 12 г углерода, состоящего только из изотопа 12С.

Число Авогадро. Определение моля базируется на числе структурных единиц, содержащихся в 12 г углерода. Установлено, что данная масса углерода содержит 6,02× 1023 атомов углерода. Следовательно, любое вещество количеством 1 моль содержит 6,02× 1023 структурных единиц (атомов, молекул, ионов).

Число частиц 6,02 × 1023 называется числом Авогадро или постоянной Авогадро и обозначается NA:

N A = 6,02 × 10 23 моль -1

Молярная масса. Для удобства расчетов, проводимых на основании химических реакций и учитывающих количества исходных реагентов и продуктов взаимодействия в молях, вводится понятие молярной массы вещества.

Молярная масса M вещества представляет собой отношение его массы к количеству вещества:
где г - масса в граммах, n - количество вещества в молях, М - молярная масса в г/моль - постоянная величина для каждого данного вещества.
Значение молярной массы численно совпадает с относительной молекулярной массой вещества или относительной атомной массой элемента.

Валентность - способность атомов химических элементов образовывать определённое число химических связей с атомами других элементов или количество связей, которые может образовывать вещество.

Степень окисления (окислительное число, формальный заряд) - вспомогательная условная величина для записи процессов окисления, восстановления и окислительно-восстановительных реакций, численная величина электрического заряда, приписываемого атому в молекуле в предположении, что электронные пары, осуществляющие связь, полностью смещены в сторону более электроотрицательных атомов.
Представления о степени окисления положены в основу классификации и номенклатуры неорганических соединений.

Степень окисления соответствует заряду иона или формальному заряду атома в молекуле или в формульной единице, например:

Na + Cl - , Mg 2+ Cl 2 - , N -3 H 3 - , C +2 O -2 , C +4 O 2 -2 , Cl + F - , H + N +5 O -2 3 , C -4 H 4 + , K +1 Mn +7 O -2 4 .

Степень окисления указывается сверху над символом элемента. В отличие от указания заряда иона, при указании степени окисления первым ставится знак, а потом численное значение, а не наоборот.

H + N +3 O -2 2 - степень окисления, H + N 3+ O 2- 2 - заряды.

Степень окисления атома в простом веществе равна нулю, например:

O 0 3 , Br 0 2 , C 0 .

Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в молекуле всегда равна нулю:

H + 2 S +6 O -2 4 , (+1 2) + (+6 1) + (-2 4) = +2 +6 -8 = 0

Химическая связь, взаимное притяжение атомов, приводящее к образованию молекул и кристаллов. Принято говорить, что в молекуле или в кристалле между соседними атомами существуют химические связи. Химическая связь определяется взаимодействием между заряженными частицами (ядрами и электронами). Основные характеристики химической связи - прочность, длина, полярность.

Свойства - совокупность признаков по которым одни вещества отличаются от других, они бывают химическими и физическими.

Физические свойства - признаки вещества, при характеристике которых вещество не изменяет свой химический состав.(плотность, агрегатное состояние, температуры плавления и кипения и т.п.)

Химические свойства - способность веществ взаимодействовать с другими веществами или изменятся под действием определённых условий.Результатом является превращения одного вещества или веществ в другие вещества.

Физические явления - новые вещество не образуется.
Химические явления - новые вещество образуется.

Что мы называем химией? Химия есть та часть естествознания, которая занимается изучением изменений вещества.

Все ли изменения вещества относятся к области химии? Нет. Существуют и такие изменения, которые должны быть отнесены к области физических изменений (например, превращение льда в воду), а также и такие, которые являются пограничными между физикой и химией, например, взаимные переходы обеих форм карбоната кальция - арагонита и кальцита.

Чем отличаются друг от друга физические и химические изменения вещества? При химических превращениях веществ образуются новые молекулы, свободные радикалы или свободные . При физических изменениях молекулы веществ остаются неизменными.

На какие отрасли может быть разделена химия? На общую химию, которая занимается изучением основных законов, относящихся ко всем химическим превращениям, и на специальную химию, занимающуюся изучением химических свойств отдельных веществ. По характеру изучаемых веществ специальная химия делится на неорганическую и органическую.

Какую часть химии называют неорганической химией? Неорганической химией раньше называлась та часть химии, которая изучает превращения веществ минерального происхождения. В настоящее время так называют всю специальную химию, за исключением химии углеводородных соединений.

Какую часть химии называют ? Раньше этим термином обозначали учение о превращениях веществ животного и растительного происхождения; ныне этим термином обозначают химию углеводородных соединений.

Какую часть химии называют физической химией? Ту часть общей химии, которая изучает влияние физических условий (например, теплоты, электричества, света, давления и т. д.) на вещество и на его химические свойства, а также изучает физические результаты этого влияния (возникновение тепла, электричества, света и т. д.) при химических превращениях. Термохимия, электрохимия, фотохимия и т. д. относятся к отдельным отраслям физической химии.

Химические элементы

Что называют химическими элементами? Элементами называют сравнительно небольшое число простых веществ, из которых построены все существующие вещества и которые образуются при разложении всех вообще веществ, но уже далее не могут быть разложены на более простые вещества химическими методами.

Возможно ли взаимное превращение одних в другие? Такие превращения в весомых количествах стали возможными лишь в самое последнее время. Однако в невесомых количествах подобные превращения происходят самопроизвольно при распаде природных и искусственно полученных радиоактивных элементов. Кроме того, почти все элементы удается при помощи физических методов превращать в мельчайших количествах в другие элементы. Однако эти превращения находятся уже за пределами явлений, изучаемых в химии.

Кто впервые ввел в химию современное понятие о химическом элементе? Еще с древних времен признавалось, что все вещества построены из нескольких немногих основных составных частей. Так, Аристотель считал, что весь мир состоит из 4-х составных начал - это , и огонь. Лишь Юнгиус (1642 г.) и Бойль (1664 г.), основываясь на опыте, сформулировали для химических элементов определение, которое еще поныне остается действительным.

Сколько природных элементов известно в настоящее время? В настоящее время известно 118 элементов. Они образуют естественный ряд элементов. Неизвестно какое число элементов еще может быть открыто. Из этого количества элементов 94 встречаются в доступных для исследования частях земного шара; остальные 24 элемента могут быть получены только искусственным путем.

Простые вещества и соединения

Какие вещества называют простыми? Простыми называются вещества, состоящие лишь из одного элемента; например, твердый фосфор или пары фосфора представляют собой простые вещества, ибо они содержат только один элемент - фосфор. Алмаз является простым веществом, ибо он состоит только из одного элемента - углерода и т. д.

Что называют химическим соединением? Химические соединения представляют собой физически однородные вещества, состоящие из двух или нескольких элементов. Так, например, вода является однородным веществом, образованным двумя элементами - водородом и кислородом.

Как можно отличить химическое соединение от смеси? Прежде всего химические соединения отличаются однородностью, т. е. каждая мельчайшая частичка, которую возможно отделить от химического соединения, должна обладать одинаковыми химическими свойствами. Такие вещества, в которых удается обнаружить отдельные частички с различными свойствами, называются физическими смесями. Однако одного только признака полнейшей однородности (гомогенности) еще недостаточно для определения понятия химического соединения, ибо существуют также и вполне однородные физические смеси, например, смеси газов (воздух) и растворы (раствор сахара в воде). Установить строгое разграничение между такими смесями и химическими соединениями чрезвычайно трудно.

Во-первых, в химическом соединении элементы вступают во взаимодействие в совершенно определенных количественных взаимоотношениях (например, на 1 весовую часть в воде приходится 8 весовых частей кислорода), в то время как в смесях составляющие их вещества, могут содержаться в самом различном количественном соотношении (например, в растворах солей различных концентраций).

Во-вторых, свойства химических соединений отличаются от свойств составных частей этого соединения; наличие составных частей в смесях можно обнаружить по их свойствам (например, кислород, содержащийся в воздухе, можно легко обнаружить, так как он поддерживает горение).

В-третьих, разложение химического соединения на составные части, как правило, не может быть достигнуто такими простыми методами, как разделение на составные части какой-нибудь смеси (например, разделение на составные части раствора путем выпаривания растворителя) .

Какие состояния вещества являются промежуточными, находящимися на границе между соединениями и смесями? Растворы. Этим термином обозначают жидкие или твердые смеси, обнаруживающие физическую однородность. Свойства составных частей при образовании растворов часто претерпевают (в противоположность к образованию газовых смесей) значительные изменения. Например, раствор соли приобретает свойство проводить электрический ток, в то время как чистая соль и чистая вода при прочих равных условиях этим свойством не обладают. Поэтому приходится признать, что при образовании растворов все же наступает какое-то взаимодействие между растворителем и растворенным веществом, которое имеет большое сходство с химическими процессами. От химических соединений растворы отличаются тем, что весовые соотношения составных частей могут в них изменяться в широких пределах.

Какие вещества носят название сплавов? Сплавами называют однородные по внешним признакам смеси , образованные сплавлением этих металлов, а также путем их соединения с неметаллическими элементами (например, с углеродом, фосфором и т. д.). При рассмотрении под микроскопом многие сплавы выявляются в качестве механических смесей; другие же сплавы действительно обнаруживают свою однородность и представляют собой, следовательно, твердые растворы (непрерывно изменяющегося состава) или истинные химические соединения (определенного состава).

О чем говорит закон постоянства состава? Закон постоянства состава утверждает, что химические соединения отличаются совершенно определенным, всегда неизменным составом. Вода всегда содержит, независимо от характера ее образования и от физических условий, 8 весовых частей кислорода на 1 весовую часть водорода. Поваренная соль содержит всегда 23 весовые части натрия на 35г5 весовых частей хлора и т. д.

О чем говорит закон кратных отношений? Закон кратных отношений утверждает, что в тех случаях, когда два элемента способны образовать друг с другом не одно, а два или несколько разных химических соединений, то количество одного элемента, способное присоединиться к определенному количеству другого элемента, будет находиться в соотношении целых чисел. Так, например, водород образует с кислородом, кроме воды, еще и другое соединение - перекись водорода. В воде на одну часть водорода приходится 8″, а в перекиси водорода - 16 весовых частей кислорода, числа 8 и 16 находятся друг к другу в простом отношении 1 к 2. Аналогичные соотношения наблюдаются также и для соединений, состоящих более чем из двух различных элементов. Так, например, три элемента - водород, хлор и кислород - образуют друг с другом четыре различных соединения; на 1 часть водорода, а также на 35,5 частей хлора в этих соединениях приходится 16, 32, 48 и 64 части кислорода. Эти количества кислорода находятся друг к другу в соотношении 1:2: 3: 4.

Что следует понимать под термином «агрегатное состояние»? Большинство простых веществ и соединений могут находиться в трех формах - твердой, жидкой и газообразной. Эти три формы называют агрегатными состояниями вещества. вещества обусловливается давлением и температурой.

Что следует понимать под терминами «аллотропные» или «аллотропические модификации» (видоизменения) вещества? Многие простые вещества способны образовывать несколько различных твердых (реже жидких или газообразных) видоизменений (желтый и красный фосфор, алмаз и графит, кислород и озон), которые называются аллотропическими модификациями. Многие элементы (фосфор и др.) могут встречаться в металлических и неметаллических модификациях.

Какую температуру называют критической? Критической температурой называют такую, выше которой вещество уже не способно существовать в жидкой форме; при выше критической никакое повышение давления не может уже обусловить переход пара или газа в жидкое состояние.

Какое состояние называют коллоидным? Многие органические вещества, как и некоторые неорганические (например, сернистый мышьяк, кремниевая кислота, металлическое золото или серебро и др.) проявляют способность при особых обстоятельствах (например, при самом их выделении из растворов) образовывать прозрачную жидкую смесь с растворителем, хотя по существу они являются нерастворимыми в данной жидкости. Такие смеси называются коллоидными растворами.

Какой смысл имеет термин «растворимость»? Существуют вещества, образующие друг с другом однородные смеси (растворы) во всех количественных соотношениях (например, вода и серная кислота). Однако большинство веществ растворяются в других веществах лишь до определенной границы, которую и обозначают как растворимость вещества А в растворителе Б. Эту границу обозначают, например, числом граммов на 100 г раствора или числом граммов на 100 см 3 раствора. Раствор, который имеет максимально возможное содержание растворенного вещества при данных внешних условиях, называют насыщенным раствором. Растворимость вещества зависит от температуры. В большинстве случаев она увеличивается с повышением температуры. Однако встречаются такие вещества, как, например, гипс, растворимость которых с повышением температуры уменьшается.

Основной вопрос, на который должен знать ответ человек для правильного понимания картины мира - что такое вещество в химии. Данное понятие формируется ещё в школьном возрасте и направляет ребёнка в дальнейшем развитии. Приступая к изучению химии важно найти точки соприкосновения с ней на бытовом уровне, это позволяет наглядно и доступно разъяснить те или иные процессы, определения, свойства и т.д.

К сожалению, в силу неидеальности системы образования, многие упускают некоторые фундаментальные азы. Понятие «вещество в химии» - это своего рода краеугольный камень, своевременное усвоение данного определения даёт человеку правильный старт в последующем развитии в области естествознания.

Формирование понятия

Перед тем как перейти к понятию вещества, необходимо определить, чем является предмет химии. Вещества - это то, что непосредственно изучает химия, их взаимные превращения, строение и свойства. В общем понимании вещество - это то, из чего состоят физические тела.

Итак, в химии? Сформируем определение путём перехода от общего понятия к чисто химическому. Вещество - это определённый обязательно имеющий массу, которую можно измерить. Данная характеристика отличает вещество от другого вида материи - поля, которое массы не имеет (электрическое, магнитное, биополе и т.д.). Материя, в свою очередь, - это то, из чего созданы мы и всё, что нас окружает.

Несколько другая характеристика материи, определяющая то, из чего конкретно она состоит - это уже предмет химии. Вещества сформированы атомами и молекулами (некоторые ионами), а значит любая субстанция, состоящая из этих формульных единиц, и есть вещество.

Простые и сложные вещества

После усвоения базового определения можно перейти к его усложнению. Вещества бывают различных уровней организации, то есть простые и сложные (или соединения) - это самое первое деление на классы веществ, химия имеет множество последующих разделений, подробных и более сложных. Эта классификация, в отличие от многих других, имеет строго определённые границы, каждое соединение можно чётко отнести к одному из видов, взаимоисключающих друг друга.

Простое вещество в химии - это соединение, состоящее из атомов только одного элемента из периодической таблицы Менделеева. Как правило, это бинарные молекулы, то есть состоящие из двух частиц, соединённых посредством ковалентной неполярной связи - образования общей неподелённой электронной пары. Так, атомы одного и того же химического элемента имеют идентичную электроотрицательность, то есть способность удерживать общую электронную плотность, поэтому она не смещена ни к одному из участников связи. Примеры простых веществ (неметаллы) - водород и кислород, хлор, йод, фтор, азот, сера и т.д. Из трёх атомов состоит молекула такого вещества, как озон, а из одного - всех благородных газов (аргона, ксенона, гелия и т.д.). В металлах (магнии, кальции, меди т.д.) существует свой собственный тип связи - металлический, осуществляющийся за счёт обобществления свободных электронов внутри металла, а образования молекул как таковых не наблюдается. При записи вещества металла указывается просто символ химического элемента без каких-либо индексов.

Простое вещество в химии, примеры которого были приведены выше, отличается от сложного качественным составом. Химические соединения образованы атомами разных элементов, от двух и более. В таких веществах имеет место ковалентный полярный или ионный тип связывания. Так как разные атомы имеют отличающуюся электроотрицательность, то при образовании общей электронной пары происходит её сдвиг в сторону более электроотрицательного элемента, что приводит к общей поляризации молекулы. Ионный тип - это крайний случай полярного, когда пара электронов полностью переходит к одному из участников связывания, тогда атомы (или их группы) превращаются в ионы. Чёткой границы, между этими типами нет, ионную связь можно интерпретировать как ковалентную сильно полярную. Примеры сложных веществ - вода, песок, стекло, соли, оксиды и т.д.

Модификации веществ

Вещества, именуемые простыми, на самом деле имеют уникальную особенность, которая не присуща сложным. Некоторые химические элементы могут образовывать несколько форм простого вещества. В основе всё так же лежит один элемент, но количественный состав, строение и свойства кардинально отличают такие образования. Эта особенность имеет название аллотропии.

Кислород, сера, углерод и другие элементы имеют несколько Для кислорода - это О 2 и О 3 , углерод даёт четыре типа веществ - карбин, алмаз, графит и фуллерены, молекула серы бывает ромбической, моноклинной и пластической модификации. Такое простое вещество в химии, примеры которого не ограничены вышеперечисленными, имеет огромное значение. В частности, фуллерены используются как полупроводники в технике, фоторезисторы, добавки для роста алмазных плёнок и в других целях, а в медицине это мощнейшие антиоксиданты.

Что происходит с веществами?

Каждую секунду внутри и вокруг происходит превращение веществ. Химия рассматривает и объясняет те процессы, которые идут с качественным и/или количественным изменением состава реагирующих молекул. Параллельно, часто взаимосвязано протекают и физические превращения, которые характеризуются лишь изменением формы, цвета веществ или агрегатного состояния и некоторых других характеристик.

Химические явления - это реакции взаимодействия различных видов, например, соединения, замещения, обмена, разложения, обратимые, экзотермические, окислительно-восстановительные и т.д., в зависимости от изменения интересующего параметра. К относят: испарение, конденсацию, сублимацию, растворение, замерзание, электропроводимость и т.д. Часто они сопровождают друг друга, например, молния во время грозы - это физический процесс, а выделение под её действием озона - химический.

Физические свойства

Вещество в химии - это материя, которой присущи определённые физические свойства. По их наличию, отсутствию, степени и интенсивности можно спрогнозировать, как вещество поведёт себя в тех или иных условиях, а также объяснить некоторые химические особенности соединений. Так, например, высокие температуры кипения органических соединений, в которых есть водород и электроотрицательный гетероатом (азот, кислород и т.д.), свидетельствуют о том, что в веществе проявляется такой химический тип взаимодействия, как водородная связь. Благодаря знанию о том, какие вещества имеют наилучшую способность проводить электрический ток, кабеля и провода электропроводки изготавливаются именно из определённых металлов.

Химические свойства

Установлением, исследованием и изучением другой стороны медали свойств занимается химия. с её точки зрения - это их реакционная способность к взаимодействию. Некоторые вещества крайне активны в этом смысле, например, металлы или любые окислители, а другие, благородные (инертные) газы, при нормальных условиях в реакции практически не вступают. Химические свойства можно активировать или пассивировать при необходимости, иногда это не связано с особыми трудностями, а в некоторых случаях приходится нелегко. Учёные проводят многие часы в лабораториях, методом проб и ошибок добиваясь поставленных целей, иногда и не достигают их. Изменяя параметры окружающей среды (температуру, давление и т.д.) или применяя специальные соединения - катализаторы или ингибиторы - можно повлиять на химические свойства веществ, а значит и на ход реакции.

Классификация химических веществ

В основе всех классификаций лежит разделение соединений на органические и неорганические. Главный элемент органики - это углерод, соединяясь друг с другом и гидрогеном, атомы карбона образуют углеводородный скелет, который после заполняется другими атомами (кислородом, азотом, фосфором, серой, галогенами, металлами и другими), замыкается в циклы или разветвляется, обосновывая тем самым большое разнообразие органических соединений. На сегодняшний день науке известны 20 миллионов таких веществ. В то время как минеральных соединений всего лишь полмиллиона.

Каждое соединение индивидуально, но имеет и множество похожих черт с другими в свойствах, строении и составе, на этой основе происходит группировка в классы веществ. Химия имеет высокий уровень систематизации и организации, это точная наука.

Неорганические вещества

1. Оксиды - бинарные соединения с кислородом:

а) кислотные - при взаимодействии с водой дают кислоту;

б) основные - при взаимодействии с водой дают основание.

2. Кислоты - вещества, состоящие из одного или нескольких протонов водорода и кислотного остатка.

3. Основания (щёлочи) - состоят из одной или нескольких гидроксильных групп и атома металла:

а) амфотерные гидроксиды - проявляют свойства и кислот и оснований.

4. Соли - результат между кислотой и щелочью (растворимым основанием), состоят из атома металла и одного или нескольких кислотных остатков:

а) кислые соли - анион кислотного остатка имеет в составе протон, результат неполной диссоциации кислоты;

б) основные соли - с металлом связана гидроксильная группа, результат неполной диссоциации основания.

Органические соединения

Классов веществ в органике великое множество, такой объём информации сложно сразу запомнить. Главное, знать основные разделения на алифатические и циклические соединения, карбоциклические и гетероциклические, предельные и непредельные. Также углеводороды имеют множество производных, в которых атом гидрогена замещён на галоген, кислород, азот и другие атомы, а так же функциональные группы.

Вещество в химии - это основа сущестования. Благодаря органическому синтезу человек на сегодняшний день имеет огромное количество искусственных веществ, заменяющих натуральные, а также не имеющих аналогов по своим характеристикам в природе.