recept.znate.ru

Исследовательская работа (реферат) по химии)

kak.znate.ru

Реферат - Роль химии в естествознании

C одержание

Введение

Термин «химия»

Период алхимии — с древности до XVI в. нашей эры

Период зарождения научной химии

Период открытия основных законов химии

Системный подход в химии

Современный период развития химической науки

Заключение

Список использованных источников и литературы

Введение

Формирование современного естествознания – это процесс очень сложный и многоплановый, включающий рассмотрение систем наук о природе, или естественных наук, взятых в их взаимной связи, в развитии этих наук в различные исторические эпохи. Одной из важнейших таких систем естествознания, на мой взгляд, является химическая наука. Современная химия развивается стремительными темпами, плодотворно сотрудничая с физикой, математикой, биологией и другими науками.

Истоки химических знаний лежат в глубокой древности. В их основе — потребность человека получить необходимые вещества, объяснить взаимодействие веществ для своей жизнедеятельности.

Химия очень тесно связана с производством материальных ценностей и является больше практической наукой. Современные достижения химии в ее практической деятельности вносят большой вклад в общее миропонимание, в развитие естественнонаучных знаний, существенно отражаются на состоянии взаимодействия общества с природой. Добавляемые химией и химической производственной практикой знания о природе, о вещах и превращениях веществ, являются основой для формирования мировоззрения человека, развития общих представлений о мире, о природе человека, его деятельности.

Еще с древних времен и вплоть до наших дней в развитии научной, в том числе и химической мысли, почти по всем направлениям можно констатировать позитивный и безостановочный прогресс. Научные знания продолжают постоянно углубляться и совершенствоваться.

Для формирования у современного человека естественнонаучного способа мышления, целостного мировоззрения необходимы и знания основных положений химии, как одной из важнейших наук, ее исторического развития и современного понимания роли химии для жизни и деятельности человека.

Роль вещества и знаний о веществе, природа химических знаний, пути и средства их формирования в историческом развитии — вот то, с чего в можно начать изучение влияния химии на формирование и развитие современного естествознания.

1. Термин «химия»

Происхождение термина «химия» не выяснено до сих пор, хотя по этому вопросу существует несколько версий. Согласно одной из них, это название произошло от египетского слова «хеми», что означало Египет, а также «черный». Жрецы Древнего Египта были выдающимися мастерами химических ремесел, а химию постепенно стали называть «египетской наукой».

Историки науки переводят этот термин также как «египетское искусство». Таким образом, в этой версии слово химия означает искусство производить необходимые вещества, в том числе и искусство превращать с помощью философского камня обыкновенные металлы в золото и серебро или их сплавы.

За двести лет до нашей эры в городе Александрии Египетской уже существовала Академия наук, где «священному искусству химии» было отведено особое здание, храм Сераписа — храм жизни, смерти и исцеления.

Однако в настоящее время более популярно другое объяснение. Слово «химия» произошло от греческого термина «химос», который можно перевести как «сок растений». Поэтому «химия» означает «искусство получения соков», но сок, о котором идет речь, может быть и расплавленным металлом. Поэтому химия может означать и «искусство металлургии».

Много позднее, в начале I века нашей эры арабы-химики ввели вместо названия «химия» другое — «алхимия». Полагают, что это слово ближе к понятию «благородная химия».

Рассмотрим основные периоды развития химической науки.

2. Период алхимии — с древности до XVI в. нашей эры

Первые сведения о химических превращениях люди получили, занимаясь различными ремеслами, когда красили ткани, выплавляли металл, изготавливали стекло. Тогда появились определённые приёмы и рецепты, но химия ещё не была наукой. Уже тогда химия была нужна человечеству в основном для того, чтобы получать от природы все необходимые для жизнедеятельности человека материалы — металлы, керамику, известь, цемент, стекло, красители, лекарства, драгоценные металлы. Основной задачей было получение веществ с необходимыми свойствами.

Химия, как одна из наук, изучающих явления природы, зародилась в Древнем Египте еще до нашей эры, одной из самых технически развитых стран в те времена.

Можно выделить основные типы наивысшего развития алхимии:

— греко-египетском;

— арабском;

— западно-европейском.

В Древнем Египте время химия считалась божественной наукой, ее секреты тщательно оберегались жрецами. Несмотря на это, некоторые сведения просачивались за пределы страны и доходили до Европы через Византию.

Увеличивающийся спрос на золото подтолкнул металлургов к поиску способов превращения (трансмутации) неблагородных металлов (железа, свинца, меди и других) в золото. Алхимический характер древней металлургии связал ее с астрологией и магией. Каждый металл имел астрологическую связь с соответствующей планетой. Погоня за философским камнем позволила углубить и расширить знания о химических процессах. Получила развитие металлургия, были усовершенствованы процессы очистки золота и серебра. Однако в период правления императора Диоклетиана в Древнем Риме алхимия стала преследоваться. Возможность получения дешевого золота напугала императора и по его приказу были уничтожены все труды по алхимии.

Значительную роль в запрете алхимии впоследствии сыграло христианство, которое рассматривало ее уже как дьявольское ремесло.

После завоевания арабами Египта в VII в. н. э. алхимия стала развиваться в арабских странах. Самым выдающимся арабским алхимиком был Джабир ибн Хайям, известный в Европе как Гебер. Он описал нашатырный спирт, технологию приготовления свинцовых белил, способ перегонки уксуса для получения уксусной кислоты. Основополагающей идеей Джабира являлась теория образования всех известных тогда семи металлов из смеси ртути и серы как двух основных составляющих. Эта идея предвосхитила деление простых веществ на металлы и неметаллы.

Развитие арабской алхимии шло двумя параллельными путями. Одни алхимики занимались трансмутацией металлов в золото, другие искали эликсир жизни, дававший бессмертие.

Появление алхимии в странах Западной Европы стало возможным благодаря крестовым походам. Тогда европейцы позаимствовали у арабов научно-практические знания, среди которых была алхимия. Европейская алхимия попала под покровительство астрологии и поэтому приобрела характер тайной науки. Имя самого выдающегося средневекового западноевропейского алхимика осталось неизвестным, известно лишь, что он был испанцем и жил в XIV веке. Он первым описал серную кислоту, процесс образования азотной кислоты, царской водки.

Несомненной заслугой европейской алхимии было изучение и получение минеральных кислот, солей, спирта, фосфора. Алхимиками была создана химическая аппаратура, разработаны различные химические операции: нагревание на прямом огне, водяной бане, прокаливание, перегонка, возгонка, выпаривание, фильтрование, кристаллизация и другие. Таким образом, были подготовлены соответствующие условия для развития химической науки.

Но несмотря на обширные знания, полученные в результате практических экспериментов, теоретические воззрения алхимиков отставали на несколько веков. Как теорию алхимики использовали учение Аристотеля (384-322 гг. до н.э.) о четырех принципах природы (холод, тепло, сухость и влажность) и четырех элементах (земля, огонь, воздух и вода), впоследствии добавив к ним растворимость (соль), горючесть (серу) и металличность (ртуть).

Таким образом, исторически алхимия сложилась как тайное, мистическое знание, направленное на поиски философского камня, превращающего металлы в золото и серебро, и эликсира долголетия, алкагеста (универсального растворителя). Следует отметить, что в истории развития химии как науки, алхимия характеризует целую эпоху. В течение своей многовековой истории алхимия решала многие практические задачи, связанные с получением веществ и заложила фундамент для создания научной химии.

3. Период зарождения научной химии

Этот период продолжался в течение XVI-XVIII веков.

Возникновение и развитие периода связано с учениями Парацельса (1493-1541 гг.) и Агриколы (1494-1555 гг.). Парацельс утверждал, что основной задачей химии является изготовление лекарств, а не золота и серебра. Парацельс имел большой успех, предложив лечить некоторые болезни, используя простые неорганические соединения вместо органических экстрактов. Агрикола же изучал горное дело и металлургию. Его труд „О металлах“ более 200 лет являлся учебником по горному делу.

Период зарождения научной химии охватывает три столетия: с XVI по XIX вв. Условиями становления химии как науки были:

— обновление европейской культуры;

— потребность в новых видах промышленного производства;

— открытие Нового света;

— расширение торговых отношений.

Отделившись от старой алхимии, химия приобрела большую свободу исследования и утвердилась как единая независимая наука.

В XVI в. на смену алхимии пришло новое направление, которое занималось приготовлением лекарств. Это направление получило название ятрохимии. Основателем ятрохимии был швейцарский ученый Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, известный в науке под именем Парацельс.

Ятрохимия выражала стремление соединить медицину с химией, переоценивая при этом роль химических превращений в организме и приписывая определенным химическим соединениям способность устранять в организме нарушения равновесия. Парацельс свято верил, что если человеческое тело состоит из особых веществ, то происходящие в них изменения должны вызывать болезни, которые могут быть излечены лишь путем применения лекарств, восстанавливающих нормальное химическое равновесие. До Парацельса в качестве лекарств использовались преимущественно растительные препараты, но он полагался только на эффективность лекарственных средств, изготовленных из минералов, и поэтому стремился создавать лекарства такого типа.

В сохранении здоровья человека Парацельс придавал большое значение химии, так как исходил из наблюдения, что медицина покоится на четырех опорах, а именно на философии, астрологии, химии и добродетели. Химия должна развиваться в согласии с медициной, потому что этот союз приведет к прогрессу обеих наук.

Ятрохимия принесла значительную пользу химии, так как способствовала освобождению ее от влияния алхимии и существенно расширила знания о жизненно важных соединениях, оказав тем самым благотворное влияние и на фармацию. Но одновременно ятрохимия была и помехой для развития химии, потому что сужала поле ее исследований. По этой причине в XVII и XVIII вв. целый ряд исследователей отказались от принципов ятрохимии и избрали иной путь своих исследований, внедряя химию в жизнь и ставя ее на службу человеку.

Именно эти исследователи своими открытиями способствовали созданию первых научных химических теорий.

В XVII веке теория алхимии уже не отвечала требованиям практики. В 1661 г. Бойль выступил против господствующих в химии представлений и подверг жесточайшей критике теорию алхимиков. Он впервые определил центральный объект исследования химии — химический элемент. Бойль считал, что элемент — это предел разложения вещества на составные части. Разлагая природные вещества на их составные, исследователи сделали много важных наблюдений, открыли новые элементы и соединения. Химик стали изучать, что из чего состоит.

В XVII столетии, в век бурного развития механики, в связи с изобретением паровой машины, возник интерес химии к процессу горения. Итогом этих исследований стала теория флогистона, основоположником которой был немецкий химик и врач Георг Шталь.

Теория Флогистона

Шталь ввел понятие «флогистона» (от греч.«флогистос» — горючий, воспламеняющийся). Термин «флогистон» получил большое распространение благодаря работам самого Шталя и потому, что его теория объединила многочисленные сведения о горении и обжигании.

Теория флогистона основана на убеждении, что все горючие вещества богаты особым горючим веществом — флогистоном и чем больше флогистона содержит данное тело, тем более оно способно к горению. То, что остается после завершения процесса горения, флогистона не содержит и потому гореть не может. Шталь утверждает, что расплавление металлов подобно горению дерева. Металлы, по его мнению, тоже содержат флогистон, но, теряя его, превращаются в известь, ржавчину или окалину. Однако если к этим остаткам опять добавить флогистон, то вновь можно получить металлы. При нагревании этих веществ с углем металл «возрождается».

Такое понимание процесса плавления позволило дать приемлемое объяснение и процессу превращение руд в металлы — первому теоретическому открытию в области химии.

Теория флогистона Шталя на первых порах встретила резкую критику, но при этом быстро начала завоевывать популярность и во второй половине XVII в. была принята химиками повсеместно, так как позволила дать четкие ответы на многие вопросы. Однако один вопрос ни Шталь, ни его последователи разрешить не смогли. Дело в том, что большинство горючих веществ (дерево, бумага, жир) при горении в значительной степени исчезали. Оставшиеся зола и сажа были намного легче, чем исходное вещество. Но химикам XVIII в. эта проблема не казалась важной, они еще не сознавали важность точных измерений, и изменением в весе они пренебрегали. Теория флогистона объясняла причины изменения внешнего вида и свойств веществ, а изменения веса были неважны.

За время почти столетнего господства теории флогистона были открыты многие газы, изучены различные металлы, оксиды, соли. Но противоречивость этой теории тормозила дальнейшее развитие химии.

Влияние идей А.Л. Лавуазье на развитие химического знания

К концу XVIII века в химии был накоплен большой объем экспериментальных данных, которые необходимо было систематизировать в рамках единой теории. Создателем такой теории стал французский химик Антуан-Лоран Лавуазье.

С самого начала своей деятельности на поприще химии Лавуазье понял важность точного измерения веществ, участвующих в химических процессах. Применение точных измерений при изучении химических реакций позволило ему доказать несостоятельность старых теорий, мешавших развитию химии.

Вопрос о природе процесса горения интересовал всех химиков XVIII в., и Лавуазье также не мог не заинтересоваться им. Его многочисленные опыты по нагреванию различных веществ в закрытых сосудах позволили установить, что независимо от характера химических процессов и их продуктов, общий вес всех участвующих в реакции веществ остается без изменений.

Это позволило ему выдвинуть новую теорию образования металлов и руд. Согласно этой теории, в руде металл соединен с газом. Когда руду нагревают на древесном угле, уголь абсорбирует газ из руды и при этом образуется углекислый газ и металл.

Таким образом, в отличие от Шталя, который считал, что плавка металла включает переход флогистона из древесного угля в руду, Лавуазье представляет себе этот процесс как переход газа из руды в уголь. Идея Лавуазье позволяла объяснить причины изменения веса веществ в результате горения.

Обдумывая результаты проведенных им опытов, Лавуазье пришел к мысли, что если учитывать все вещества, участвующие в химической реакции и все образующиеся продукты, то изменений в весе никогда не будет. Другими словами, Лавуазье пришел к выводу, что масса никогда не создается и не уничтожается, а лишь переходит от одного вещества к другому. Этот вывод, известный сегодня как закон сохранения массы, стал основой для всего процесса развития химии XIX века.

Однако сам Лавуазье был неудовлетворен полученными результатами, так как не понимал, почему при соединении воздуха с металлом образовывалась окалина, а при соединении с деревом — газы, и почему при этих взаимодействиях участвовал не весь воздух, а только примерно пятая часть его?

Вновь в результате многочисленных опытов и экспериментов Лавуазье пришел к выводу, что воздух является не простым веществом, а смесью двух газов. Одну пятую часть воздуха, по мнению Лавуазье, составляет «дефлогистированный воздух», который соединяется с горящими и ржавеющими предметами, переходит из руд в древесный уголь и необходим для жизни. Лавуазье назвал этот газ кислородом, то есть порождающим кислоты, так как ошибочно полагал, что кислород — компонент всех кислот.

Второй газ, составляющий четыре пятых воздуха («флогистированный воздух») был признан совершенно самостоятельным веществом. Этот газ не поддерживал горения, и его Лавуазье назвал азотом — безжизненным.

Важную роль в исследованиях Лавуазье сыграли результаты опытов английского физика Кавендиша, который доказал, что образующиеся при горении газы конденсируются в жидкость, которая, как показали анализы, является всего-навсего водой.

Важность этого открытия была огромной, так как выяснилось, что вода — не простое вещество, а продукт соединения двух газов.

Лавуазье назвал выделяющийся при горении газ водородом («образующим воду») и отметил, что водород горит, соединяясь с кислородом, и, следовательно, вода является соединением водорода и кислорода.

Новые теории Лавуазье повлекли за собой полную рационализацию химии. Было окончательно покончено со всеми таинственными элементами. С того времени химики стали интересоваться только теми веществами, которые можно было взвесить или измерить каким-либо другим способом.

4. Период открытия основных законов химии

Проблема химического состава веществ была главной в развитии химии вплоть до 30-40 гг. прошлого века. В это время мануфактурное производство сменилось машинным, а для последнего была необходима широкая сырьевая база. В промышленном производстве стала преобладать переработка огромных масс вещества растительного и животного происхождения. В производстве стали участвовать вещества с различными (часто противоположными) качествами, состоящие лишь из нескольких химических элементов органического происхождения: углерод, водород, кислород, сера, фосфор. Объяснение этому широкому разнообразию органических соединений, возникших на базе ограниченного числа химических элементов, ученые стали искать не только в составе, но и в структуре соединения этих элементов.

Кроме того, многочисленные лабораторные эксперименты и опыты убедительно доказывали, что свойства полученных в результате химических реакций веществ зависят не только от элементов, но и от взаимосвязи и взаимодействия элементов в процессе реакции. Поэтому химики стали все больше обращаться к проблеме структуры вещества и взаимодействию составных элементов вещества.

Первым ученым, который добился значительных успехов в новом направлении развития химии, стал английский химик Джон Дальтон, который вошел в историю химии как первооткрыватель закона кратных отношений и создатель основ атомной теории. Все свои теоретические выводы он получил на основе сделанного им самим открытия, что два элемента могут соединяться друг с другом в разных соотношениях, но при этом каждая новая комбинация элементов представляет собой новое соединение.

Подобно древним атомистам, Дальтон исходил из положения о корпускулярном строении материи, но, основываясь на сформулированном Лавуазье понятии химического элемента, полагал, что все атомы каждого отдельного элемента одинаковы и характеризуются тем, что обладают определенным весом, который он назвал атомным весом. Таким образом, каждый элемент обладает своим атомным весом, но этот вес относителен, так как абсолютный вес атомов определить невозможно. В качестве условной единицы атомного веса элементов Дальтон принимает атомный вес самого легкого из всех элементов — водорода, и сопоставляет с ним вес других элементов. Для экспериментального подтверждения этой идеи необходимо, чтобы элемент соединился с водородом, образуя определенное соединение. Если этого не происходит, то необходимо, чтобы данный элемент соединялся с другим элементом, о котором известно, что он способен соединяться с водородом. Зная вес этого другого элемента относительно водорода, можно всегда найти отношение веса данного элемента к принятому за единицу веса водорода.

Рассуждая таким образом, Дальтон составил первую таблицу атомных весов. Эта таблица и была самой важной работой Дальтона, но в ряде аспектов она оказалась ошибочной. Основное заблуждение Дальтона состояло в убеждении, что при образовании молекулы атомы одного элемента соединяются с атомами другого элемента попарно. Хотя уже в то время было накоплено достаточно данных, свидетельствующих о том, что подобное сочетание атомов «один к одному» не является общим правилом.

Для того чтобы атомная теория Дальтона могла получить свой научный статус в химии, надо было объединить ее с молекулярной теорией, которая предполагала существование частиц (молекул), образованных из двух или более атомов и способных в химических реакциях расщепляться на составные атомы.

Поворотный этап в развитии химической атомистики связан с именем шведского химика Иенса Якоба Берцелиуса, который вслед за Дальтоном внес особенно большой вклад в создание атомной теории.

Когда Дальтон предложил свою атомную теорию и установил закон кратных отношений, молодой шведский химик Берцелиус, руководимый стремлением найти закон образования химических соединений, тщательно изучил вопрос об их составе. Проведя не одну сотню анализов, он представил столько доказательств, подтверждающих закон постоянства состава, что химики были вынуждены признать справедливость этого закона, а следовательно, принять и атомистическую теорию, которая непосредственно вытекала из закона постоянства состава.

После этого Берцелиус обратился к проблеме определения атомных весов элементов, разрабатывая более сложные и точные методы экспериментов чем те, которые были доступны Дальтону. В результате длительной и тщательной аналитической работы Берцелиус пришел к выводу, что в солях существуют простые и постоянные отношения между атомами кислорода основания и атомами кислорода кислоты. Этого правила он постоянно придерживался при изучении атомной проблемы.

На основании своих исследований и расчетов в 1826 г. Берцелиус опубликовал первую таблицу атомных весов, отличающихся высокой точностью, причем атомные веса были соотнесены им с кислородом, атомный вес которого был принят за сто. Приведенные в этой таблице величины в основном совпадают (за исключением атомных весов двух-трех элементов) с принятыми в настоящее время. Существенное различие между таблицами Берцелиуса и Дальтона состоит в том, что величины, полученные Берцелиусом, в своем большинстве не были целыми числами. Эти расчеты потом были подтверждены и уточнены другими учеными.

С работами Берцелиуса по атомистике тесно связано введение в употребление символов, предложенных им в 1814 г. для обозначения не только элементов, но и химических реакций. Все символы, формулы соединений и химические уравнения следует вести от Берцелиуса. Его система химической символики весьма содействовала развитию химии. В качестве символа элемента принимается первая буква его латинского или греческого названия. В тех случаях, когда названия двух или более элементов начинаются с одних и тех же букв, к ним добавляется вторая буква названия. Так появились химические символы элементов, которые используются во всем мире и поныне. Еще в начале своей научной деятельности он предложил все вещества разделить на органические и неорганические.

Издавна со времени открытия огня человек стал делить все вещества на две группы: горючие и негорючие. К горючим относились, в частности, дерево и жир, которые в основном служили топливом. Дерево — продукт растительного происхождения, а жир или масло — продукты как животного, так и растительного происхождения. В отличие от них вода, песок, горные породы и большинство других веществ минерального происхождения не горят и даже гасят огонь. Таким образом, между способностью вещества к горению и его принадлежностью к живому или неживому миру просматривалась определенная связь.

Накопленные в течение восемнадцатого столетия знания позволили химикам сделать вывод, что судить о природе веществ, исходя только из их горючести или негорючести, ошибочно. Вещества неживой природы могли выдерживать жесткую обработку, и именно их Берцелиус назвал неорганическими. А вещества живой или некогда живой материи такой обработки не выдерживали, и их он назвал органическими.

Во многих своих проявлениях эти две группы веществ вели себя принципиально различным образом. Так, химиков не переставало удивлять, что органические вещества при нагревании или каком-либо другом воздействии легко превращаются в неорганические (возможность обратного перехода была установлена гораздо позже).

Определенное влияние на развитие химии данного периода оказал «витализм» — учение, рассматривающее жизнь как особое явление, подчиняющееся не законам мироздания, а влиянию особых жизненных сил. Сторонники витализма утверждали, что для превращения неорганических веществ в органические требуется особое воздействие («жизненная сила»), которое проявляется только внутри живой ткани. По этой причине неорганические соединения, например, воду, можно было найти повсюду, тогда как органические соединения, образующиеся под воздействием жизненной силы, можно найти только в живых тканях.

История химии свидетельствует, что до середины XIX в. ее развитие происходило беспорядочно и хаотически. Химики открывали все новые и новые химические элементы, описывали их свойства, способность вступать в различные реакции и благодаря этому постепенно накопили огромный эмпирический материал, который необходимо было привести в определенную систему.

Логическим завершением всего многовекового процесса возникновения и развития химии стал первый международный химический конгресс, который состоялся в сентябре 1860 г. в немецком городе Карлсруэ. На конгрессе присутствовали самые знаменитые химики того времени. Проведение конгресса в Карлсруэ имело большое значение для развития химии. На нем были сформулированы и приняты основополагающие принципы, теории и законы химии, которые не вызывали никаких сомнений у участников. Тем самым химия заявила о себе де-факто как о самостоятельной науке.

Однако гораздо большее значение имели научные результаты и последствия конгресса. К 60-м годам прошлого столетия в химии еще сохранилась путаница с атомными и молекулярными весами, что не позволяло точно решить вопрос о системе элементов и отрицательно сказывалось на развитии самой химии. Разногласия по поводу относительных атомных весов, приписываемых атомам различных элементов привели к разногласиям в отношении числа атомов отдельных элементов, входящих в данную молекулу. Ученые неоднократно предпринимали попытки придать этим проблемам системный вид, но их предложения были весьма несовершенными, потому что в качестве системообразующих факторов брались чаще всего несущественные, второстепенные и даже чисто внешние признаки элементов.

Инициатором обсуждения и решения данной проблемы стал итальянский химик С.Канниццаро, который предложил разграничить понятия «атомный вес», «молекулярный вес» и «эквивалентный вес». На конгрессе Канниццаро произнес яркую речь, и ему удалось убедить участников в правильности предлагаемых им идей. С этого момента в вопрос об атомных весах была внесена ясность, и было по достоинству оценено значение таблицы атомных весов, составленной Берцелиусом. Кроме того, решения конгресса, по сути дела, подготовили условия для создания периодической системы элементов.

5. Системный подход в химии

Основоположником системного подхода в химии стал русский химик Д.И. Менделеев. После посещения конгресса Менделеев приступил к изучению элементов и обратил особое внимание на периодичность изменения валентности у элементов, расположенных в порядке возрастания атомных весов.

Менделеев считал, что любое точное знание составляет систему, в основе которой должен быть единый систематизирующий фактор. В качестве такого фактора он выбрал атомный вес, полагая, что последний является главной характеристикой всех химических элементов.

Основываясь на увеличении и уменьшении валентности элементов в соответствии с их атомным весом, Менделеев разделил элементы на периоды (отсюда название «периодическая система элементов»). Первый период включает только один водород, затем следуют два периода по семь элементов в каждом, а затем периоды, содержащие более семи элементов. Такая периодическая система элементов была яснее и нагляднее, чем график. Благодаря форме таблицы мировое сообщество ученых отдало приоритет открытия периодической системы именно Менделееву, а не другим ученым, которые к тому времени также систематизировали элементы, но в других формах.

Во времена Менделеева было известно всего 62 химических элемента. Поэтому в таблице оказались пустые клетки (пробелы). Наличие этих пробелов он объяснил не несовершенством самой таблицы, а тем, что соответствующие элементы пока еще не открыты. Впоследствии эти элементы были открыты химиками и их свойства оказались именно такими, как предсказал Менделеев.

Хотя классификация Менделеева была выдающимся научным достижением, получила широкое распространение и стала подлинно научной системой химических знаний, она не была идеальной и совершенной. Первый недостаток таблицы заключался в том, что водород как одновалентный элемент был помещен в начале I группы. Однако химики тогда еще не пришли к единому мнению относительно того, следует ли помещать водород в эту группу, так как водород не похож в химическом отношении на другие элементы этой группы. Этот и ряд других недостатков таблицы позволил нескольким ученым внести в нее усовершенствования, последнее из которых было сделано после открытия явления радиоактивности.

По мере совершенствования периодическая система элементов завоевывала у химиков всеобщий авторитет, так как объясняла многие факты, а самое главное, указывала на существование глубокой зависимости между различными элементами, выводила свойства химических элементов из их порядкового номера в таблице Менделеева.

6. Современный период развития химической науки

Современный период развития химии длится с 60-х годов XIX века до наших дней. Это наиболее плодотворный период развития химии, так как в течение немногим более 100 лет были разработаны периодическая классификация элементов, теория валентности, теория ароматических соединений и стереохимия, теория электролитической диссоциации Аррениуса, электронная теория материи и другие. Вместе с тем, значительно расширился диапазон химических исследований. Такие составные части химии, как неорганическая химия, органическая химия, физическая химия, фармацевтическая химия, химия пищевых продуктов, агрохимия, геохимия, биохимия приобрели статус самостоятельных наук и собственную теоретическую базу.

Химия, в отличие от многих других наук (например, биологии), сама создает свой предмет исследования. Как никакая другая наука, она является одновременно и наукой, и производством. Химия всегда была нужна человечеству в основном для того, чтобы получать из веществ природы по возможности все необходимые металлы и керамику, известь и цемент, стекло и бетон, красители и фармацевтические препараты, взрывчатые вещества и горюче-смазочные материалы, каучук и пластмассы, химические волокна и материалы с заданными электрофизическими свойствами. Поэтому все химические знания», приобретенные за многие столетия и представленные в виде теорий, законов, методов, технологий, объединяет одна-единственная непреходящая, главная задача химии. Это задача получения веществ с необходимыми свойствами. Но это — производственная задача, и, чтобы ее реализовать, надо уметь из одних веществ производить другие, то есть осуществлять качественные превращения вещества. А поскольку качество — это совокупность свойств вещества, надо знать, от чего зависят свойства. Иначе говоря, чтобы решить названную производственную задачу, химия должна решить теоретическую задачу генезиса (происхождения) свойств вещества.

Таким образом, основанием современной химии выступает двуединая проблема — получение веществ с заданными свойствами (на достижение чего направлена производственная деятельность человека) и выявление способов управления свойствами вещества (на реализацию чего направлена научно-исследовательская деятельность).

Это и есть основная проблема химии. Она же является системообразующим началом данной науки. Эта проблема возникла в древности и не теряет своего значения в наши дни. Естественно, что в разные исторические эпохи она решалась по-разному, так как способы ее решения зависят от уровня материальной и духовной культуры общества, а также от внутренних закономерностей, присущих ходу научного познания. Достаточно сказать, что изготовление таких материалов, как, например, стекло и керамика, краски и душистые вещества, в древности осуществлялось совершенно иначе, чем в XVIII веке и позже.

Вся история химии, все ее развитие является закономерным процессом смены способов решения ее основной проблемы.

Важнейшей особенностью основной проблемы химии является то, что она имеет всего четыре способа решения. Речь идет при этом не о частных методах изучения и превращения вещества — их множество, а о самых общих способах решения вопроса: от чего, от каких факторов зависят свойства вещества. А они зависят от четырех факторов:

1) от его элементного и молекулярного состава;

2) от структуры его молекул;

3) от термодинамических и кинетических (наличие катализаторов, воздействие материала стенок сосудов и т.д.) условий, в которых вещество находится в процессе химической реакции;

4) от высоты химической организации вещества.

Первый по-настоящему действенный способ решения проблемы происхождения свойств вещества появился во второй половине XVII века в работах английского ученого Роберта Бойля. Его исследования показали, что качества и свойства тела не имеют абсолютного характера и зависят от того, из каких химических элементов эти тела составлены. С этого момента стали считать, что наименьшей частицей простого тела является молекула. В период с середины XVII века до первой половины XIX века учение о составе вещества представляло собой всю тогдашнюю химию. Оно существует и сегодня, представляя собой часть химии.

Монопольное положение учения о составе вещества сохранялось до 1830-х годов. К этому времени мануфактурное производство сменилось фабричным, опирающимся на машинную технику и широкую сырьевую базу. В химическом производстве стала преобладать переработка огромных масс вещества растительного и животного происхождения, их качественное разнообразие потрясающе велико — сотни тысяч химических соединений, а состав их крайне однообразен — лишь несколько элементов-органогенов (углерод, водород, кислород, сера, азот, фосфор), из которых эти соединения состоят. Объяснение необычайно широкому разнообразию органических соединений при столь бедном их элементном составе было найдено в явлениях, получивших названия «изомерия» и «полимерия». Стало совершенно ясно, что свойства веществ, а следовательно, и их качественное разнообразие обусловливаются не только составом, но еще и структурой молекул. Появилось новое решение проблемы генезиса свойств, а также отграничились сами понятия «свойство» и «функция» или реакционная способность. В понятие «реакционная способность» включались представления о химической активности отдельных фрагментов молекулы — атомов, атомных групп и даже отдельных химических связей.

Так было положено начало второму уровню развития химических знаний, который получил название структурной химии. Она стала более высоким уровнем по отношению к учению о составе, включая его в себя.

На втором уровне своего развития химия превратилась из науки преимущественно аналитической в науку главным образом синтетическую. Этот период связан с развитием химии органического синтеза. В это время появились всевозможные азокрасители для текстильной промышленности, различные препараты для фармации, искусственный шелк и т.д. Для этого все материалы добывались в ограниченных масштабах и с огромными затратами низкопроизводительного, преимущественно сельскохозяйственного труда.

Интенсивное развитие автомобилестроения, авиации, энергетики, приборостроения в первой половине XX века выдвинуло новые требования к производству материалов. Необходимо было получать высокооктановое моторное топливо, специальные синтетические каучуки, пластмассы, высокостойкие изоляторы, жаропрочные органические и неорганические полимеры, полупроводники. Для получения этих материалов способ решения основной проблемы химии, основанный на учении о составе и структурных теориях, был явно недостаточен. Он не учитывал резкие изменения свойств вещества в результате влияния температуры, давления, растворителей и многих других факторов, воздействующих на направление и скорость химических процессов.

Под влиянием новых требований производства возник третий способ решения проблемы генезиса свойств, учитывающий всю сложность организации химических процессов в реакторах и обеспечивающий их экономически приемлемую производительность. После этого химия становится наукой уже не только и не столько о веществах как законченных предметах, но наукой о процессах и механизмах изменения вещества. Благодаря этому она обеспечила многотоннажное производство синтетических материалов, заменяющих дерево и металл в строительных работах, пищевое сырье в производстве олифы, лаков, моющих средств и смазочных материалов. Производство искусственных волокон, каучуков, этилового спирта и многих растворителей стало базироваться на нефтяном сырье, а производство азотных удобрений — на основе азота воздуха. Появилась технология нефтехимических производств с ее поточными системами, обеспечивающими непрерывные высокопроизводительные процессы.

Так, еще в 1935 году все 100 процентов таких материалов, как кожа, меха, резина, волокна, моющие средства, олифа, лаки, уксусная кислота, этиловый спирт, производились всецело из животного и растительного сырья, в том числе из пищевого. На это расходовались десятки миллионов тонн зерна, картофеля, жиров, сырой кожи и т.д. А уже в 1960-е годы 100% технического спирта, 80% моющих средств, 90% олифы и лаков, 40% волокон, 70% каучука и около 25% кожевенных материалов изготовлялись на основе газового и нефтяного сырья.

1.Но и эти возможности еще далеко не предел. В 60 — 70-е годы появился четвертый способ решения основной проблемы химии, открывающий пути использования в производстве материалов самые высокоорганизованные химические системы, какие только возможны в настоящее время. В основе этого способа лежит принцип использования в процессах получения целевых продуктов таких условий, которые приводят к самосовершенствованию катализаторов химических реакций, то есть к самоорганизации химических систем. В сущности, речь идет об использовании химического опыта живой природы. Это своеобразная биологизация химии.

Заключение

Роль развития химии как науки, в развитии естественнонаучных знаний – одна из ключевых ролей. Будучи составной частью в истории формирования общей естественнонаучной картины мира, история познания химических свойств вещества, история практического овладения им, тесно переплеталась с историей развития отношения человека с окружающим миром.

Люди всегда проявляли интерес к практической стороне развития химии, затем, на более поздних этапах становления химических знаний – к методологической стороне.

Развитие химической науки, физики и биологии, оказывало влияние на формирование общих мировоззренческих и естественнонаучных знаний, на характер и вопросы законов познания.

Химической науке в ее современном развитии и связи с современным естествознанием предстоит выяснить процессы образования минералов земной коры, химических соединений на других планетах и звездах, проникнуть в самые тайники биохимических превращений, вооружить промышленность, сельское хозяйство, здравоохранение новыми синтетическими препаратами, защитить окружающую среду. Те успехи, которые одерживала химия в познании природы, явились результатом тесного единства в развитии химической теории и практики, а также взаимодействия развития химических знаний со знаниями в областях других наук

В заключение можно сказать, что роль химической науки в формировании, становлении естествознания, его научных основ, является одной из основополагающих. Достижения химии, химические законы выступают как одна из важнейших составных частей концепции современного естествознания.

Литература

1. Азимов, А. Краткая история химии. Развитие идей и представлений в химии [Текст]: / А.Азимов. – М.: Мир, 1983. – 187 с.

2. Бабаназарова, О.В. Концепции современного естествознания [Текст]: учебное пособие / О.В. Бабаназарова. – Ярославль: Яросл.гос.ун-т, 2000. – 44 с.

3. Будний, И.В. Концепции современного естествознания: методические указания для студентов заочной формы обучения [Текст]: / И.В.Будний; Международный университит бизнеса и новых технологий / институт/. – 2-е изд., испр. и доп. – Ярославль: РИЦ МУБиНТ, 2006. – 24 с.

4. Горелов, А.А. Концепции современного естествознания [Текст]: учебное пособие / А.А. Горелов. — М.: Высшее образование, 2008. — 335 с.

5. Джуа, М. История химии. Пер. с англ.— М.: Мир, 1975, 477 с.

6. Канке, В.А. Концепции современного естествознания. [Текст]: / В.А. Канке. – М.: Логос, 2001. — 156 с.

7. Найдыш, В.М. Концепции современного естествознания. [Текст]: / В.М. Найдыш. — М.: Гардарики, 1999. — 257 с.

8. Рузавин, Г.И. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов [Текст]: / Г.И. Рузавин. — М. Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997. — 287 с.

9. Левченков, С.И. Краткий очерк истории химии [Электронный ресурс] / С.И.Левченков 2007. – 1,7 Mb; pdf. – Режим доступа: http:// www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/Files/sketch.pdf

10. Витол, Э. Концепции современного естествознания в вузе / Э.Витол // Высшее образование в России, 1999. — №4 — с. 30-32.

11. Резник, С. Как устроен мир // Химия и жизнь, 1993. — №9. — с. 14-21

www.ronl.ru

Winamp, Skins, Plugins

Необходимые Утилиты

Текстовые редакторы

Юмор

File managers and best utilites

Дипломная работа: Химия как наука, основные понятия. Научные исследования по химии реферат

Исследовательская работа по химии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕАВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ«АМУРСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»(ГПОАУ АТК)

Научно-исследовательская работа

по теме:

Выполнила: Ротенко Дарья Александровнастудентка I курса группы Л-1Руководитель: Преподаватель химии

Скубиёва Наталья Викторовна

г. Свободный

отделение № 1

2016 г.

СОДЕРЖАНИЕ

2.3. ИЗМЕНЕНИЕ ОКРАСКИ ЧАЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РН СРЕДЫ………….....

2.4. ДЕЙСТВИЕ ЧАЯ НА ОРГАНИЗМ………………………………………………...….

2.5. КОФЕИН ЧАЯ: ЗАБЛУЖДЕНИЕ И РЕАЛЬНОСТЬ……………………………....

УПОТРЕБЛЕНИЕ ЧАЯ СТУДЕНТКАМИ АТК(СОЦИОЛОГИЧЕСКИЙ ОПРОС)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………..….

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………….………

ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

Все мы любим пить чай. Чай – тонизирующий напиток, обладающий высокими вкусовыми и ароматическими свойствами. Он придает ощущение бодрости, улучшает пищеварение.

Чай как напиток настолько всем знаком и известен, что, казалось бы, ничего необычного в нем уже не обнаружишь. Мы решили посмотреть на чай с химической точки зрения.И поэтому объектом исследования является чай различных сортов.

Предмет исследования. Компоненты чая, некоторые его химические свойства и действие на организм.

Цель исследования. Изучение состава и свойств чая, проведение опытов с ним.

Гипотеза исследования. В обычной лаборатории можно выделить компоненты чая и провести с ним опыты.

Задачи. Изучить методику выделения компонентов чая, сравнить виды чая по составу и свойствам, выполнить эксперименты.

Этапы исследования.

1-й этап. Изучение и анализ литературы(октябрь-ноябрь)

2-этап. Создание модели проведения эксперимента(декабрь).

3-й этап. Проведения экспериментов, систематизация работы, анализ результатов (январь).

4-й этап. Написание работы (февраль).

База исследования. Исследования проводились в Амурском техническом колледже Свободненского района, Амурской области. Было проведено 15 опытов.Практическая значимость исследования заключается в том, что чай можно использовать для проведения опытов, а так же рекомендовать людям в зависимости от их индивидуальных особенностей, для употребления чая разных сортов.

1.ЧАЙ КАК НАПИТОК

1.1.НЕМНОГО ИСТОРИИ

Чай – в переводе с китайского языка (тцай-ие) означает «молодой листочек». Родиной чайного дерева принято считать Китай. Именно китайцы обратили внимание на способность отвара из листьев оказывать тонизирующие воздействие на организм человека и первыми начали выращивать это растение. Первые упоминания о чае встречаются в китайских рукописях, возраст которых около 5000 лет. В 18 веке был создан знаменитый «Трактат о чае». Его автор Лу Юй считает, что первым по достоинству оценил свойства чайных листов предок китайцев Шунь Нун. Он изучал различные растения и принимал множество ядов, а чай был для него противоядием. Горький настой, который он использовал, впоследствии назвали зеленым чаем. В древности китайцы считали его лекарством от 72 ядов и применяли только для лечения больных. Позже начали использовать листья чайного дерева в религиозных обрядах. Во времена от периода Западной Хань до начала эпохи Троецарствия настой подавали при дворе императора. В эпоху расцвета буддизма, чай стал популярен среди простых китайцев. Его распространяли монахи-буддисты, подавая его к столу во время бесед с учениками вместо традиционного вина

infourok.ru

Доклад - Возникновение науки химии

Негосударственное образовательное частное учреждение

высшего профессионального образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ И ПРАВА

Факультет экономики

Реферат

по дисциплине «Концепция современного естествознания»

по теме«

Возникновение науки химии»

Выполнил: студент I

курса

Очно-заочного отделения

Федорчук М. И.

Проверил:

Огай В.Н.

Санкт – Петербург

2008-2009 уч.год Содержание

1. Введение………………………………………………………………………..3

2. Химические элементы древности…………………………………………….4

3. Тайны «трансмутации».……………………………………………………….6

4. От алхимии к научной химии………………………………………………..12

5. Революция в химии…………………………………………………………...14

6. Победа атомно-молекулярного учения……………………………………...16

7. Заключение………………………………………………………………….…21

8. Список литературы…………………………………………………………....21

Введение

С незапамятных времён человек, сталкиваясь с различными явлениями природы, накапливая сведения о них и об окружающих его предметах, всё чаще использовал их себе на благо. Человек заметил, что под действием огня одни вещества (и сам жизнь) исчезают, а другие изменяют свои свойства. Например, обожженная сырая глина приобретает прочность. Человек применил это в своей практике, и родилось гончарное дело. Из руд научились выплавлять металлы, а сплавляя металлы — получать различные сплавы; так появилась металлургия.

Используя свои наблюдения и знания, человек научился создавать, и, создавая, познавал. Науки рождались и развивались параллельно с ремёслами и производствами.

Превращения веществ под действием огня были первыми химическими реакциями, осуществлёнными человеком. По образному выражению советского историка Н. А. Фигуровского, костёр был своеобразной химической лабораторией.

Химические элементы древности

Некоторые металлы — золото, свинец, медь, железо — были известны людям ещё при первобытно-общинном строе. Вначале эти металлы шли на изготовление украшений, и только позднее, примерно в конце каменного века (4-5 тыс. лет до н. э. ), из металлов стали делать орудия труда и оружие. Постепенно из различных ремёсел стали возникать производства. Так уже во времена рабовладельческого строя (4 тыс. лет до н. э. -5в. н. э. ) существовали металлургия, крашение, изготовлялась керамика и т. д. С развитием этих производств значительно обогатились знания о веществах, их свойствах и превращениях.

Уже за несколько тысяч лет до нашей эры в Древнем Египте умели выплавлять и использовать золото, медь, серебро, олово, свинец и ртуть. В стране священного Нила развивалось производство керамики и глазурей, стекла и фаянса. Использовали древние египтяне и различные краски: минеральные (охра, сурик, белила) и органические (индиго, пурпур, ализарин). Недаром знаменитый французский химик Мю Бертло считал, что само название науки химия произошло от древнеегипетского слова хемы: так называли людей, населяющих “чёрные земли” (Египет), где были развиты ремёсла. Однако греческий алхимик Зосима(III-IVвв. н. э. ) объяснил происхождения этого слова иначе: он считал химией искусство делать серебро и золото (химия — искусство плавки металлов). Известны и другие толкования. До сих пор у учёных нет единого мнения на этот счёт.

Химические ремёсла были развиты в 4-2 тысячелетии до н. э. И в странах Междуречья на Ближнем Востоке (долины рек Тигра и Евфрата). В те времена народы, населявшие Междуречье, знали металлы (из свинца, например, отливали статуэтки, культовые фигурки), широко использовали минеральные и органические красители, умели изготовлять глазури, фаянс и т. д.

Учёные-философы Древней Греции (VII-Vвв. до н. э. ) пытались объяснить, каким образом осуществляются различные превращения, из чего и как произошли все вещества. Так возникло учение о началах, стихиях(от стихия — основа), или элементах(от латинского elementum-первооснова, первоначало), как их стали называть позже.

Фалес Милетский считал, что мир — это единое целое, а всё, что происходит в природе, есть результат уплотнения или разряжения единой первоматерии, единого первоначала — воды. Анаксимен Милетский признавал первичной материей воздух, при охлаждении и сгущении которого образуется вода, а из неё затем при последующем уплотнении и охлаждении возникает земля. Философ Ксенофан учил, что первичными началами являются вода и земля; материя не уничтожается и не возникает, мир существует вечно.

В 544-483 гг. до н. э. В городе Эфесе жил знаменитый философ Гераклит, который считал, что все «телам» природы присуще вечное движение. Естественно, что первоматерией при этом он признавал самое подвижное и изменчивое начало — огонь. Мир, по мнению Гераклита, не создан ни богами, ни людьми, «был, есть и будет вечно живым огнём», который закономерно воспламеняется и так же закономерно угасает.

Другой древнегреческий философ, Эмпедокл, наблюдая горение дерева, отмечал, что сначала образуется дым (воздух затем пламя (огонь) и в конце концов остаётся зола (земля). Если около пламени будет находится холодная поверхность, то на ней осаждаются пары воды. Таким образом, горение есть разложение горящего вещества на четыре элемента: воздух, огонь, воду и землю. На основании такого вывода Эмпедокл первый создал учение о четырёх началах («корнях») природы: «Сначала выслушай, что четыре корн всего), существующего – Огонь, и Вода, и Земля, и безграничная высь Эфира... Из них всё, что было, и всё то, что будет». Эти «начала» вечны и неизменны.

Анаксагор из города Клазомена в Малой Азии первым высказал предположение, что все вещества состоят из бесчисленного количества первичных начал материи — «семян вещей». Материи свойственны противоположные качества: свет и тьма, теплота и холод, сухость и влажность. Только совокупность этих качеств, взятая в различных соотношениях, обуславливает образования таких начал, как земля и эфир.

Здесь необходимо отметить, что тогда же, наряду с учением о «стихиях», развивались и другие представления о строении материи — атомистические. Ярчайшей фигурой древней Греции и всего античного мира был Аристотель (384-322 гг. до н. э.). Он как и Эмпедокл, признавал, что в мире существуют четыре основных «начала» — «стихии» (они же «элементы», иногда «принципы» или «первичная материя»). Под стихиями Аристотель понимал «предельные части», на которые разлагаются все тела. Эти части не делятся дальше и отличаются друг от друга «по виду». К стихиям он относил воду, землю, огонь и воздух; каждая из стихий бала носителем двух свойств из четырёх – влажности и сухости, тепла и холода: воздух тёплый и влажный, огонь сухой и тёплый, земля сухая и холодная, вода холодная и влажная.

Помимо этих четырёх элементов Аристотель ввёл пятый, который назвал «сущность». В средние века алхимики стали именовать этот элемент «квинтэссенцией»(от латинского quintaessentia- пятая сущность), «философским камнем», «эликсиром жизни», «великим магистерием», «красной тинктурой», «универсалом», «медикаментом». Таинственному пятому элементу приписывали сверхъестественные свойства.

Учения Аристотеля о взаимном превращении элементов и о пятой сущности легло впоследствии в основу представлений о трансмутации, в том числе и о получении золота из неблагородных металлов. И первыми стали применять учение Аристотеля алхимики.

Тайны «трансмутации»

В 321 г. До н. э. в дельте Нила был заложен новый город — Александрия, названный так в честь завоевателя Александра Македонского. Имея выгодное географическое положение, город стал одним из крупнейших торговых и ремесленных центров. Там была основана первая в истории академия- специальное учреждение, где занимались различными исследованиями и обучали известным в то время наукам.

До завоевание Египта жрецы, знавшие химические операции (получение сплавов, амальгамирование, имитация драгоценных металлов, выделение красок и т. д. ), держали их в глубочайшей тайне и передавали только избранным ученикам, а сами операции проводили в храмах, сопровождая их пышными мистическими церемониями. После покорения этой страны многие тайны жрецов стали известны древнегреческим учёным, которые считали, что имитация драгоценных металлов есть настоящее «превращение» одних веществ в другие, соответствующее законам природы. Словом, в эллинистическом Египте произошло соединение представлений античных философов и традиционной обрядности жрецов — то, что впоследствии было названо — алхимией.

Около 640 г. н. э. Египет захватили арабы, а уже в начале VIIIв. их власть установилась на огромной территории – от Гибралтара до Индии. Научно-практические знания и культура, усвоенные арабами в покорённых странах (и особенно в Египте), к XIIв. достигли Европы. В этом большую роль сыграла торговля между государствами арабского Востока и европейскими странами. Химические знания, пришедшие в Европу от арабов, стали называть арабским словом «алхимия».

Что же это были за знания? Зачатки алхимических взглядов встречались у многих народов. В Iв. н. э. древнеримский врач и естествоиспытатель Диокорид написал первую химическую энциклопедию, в которой были изложены способы приготовления известковой воды, медного купороса, белил и некоторых других веществ. В Китае алхимией Вей Поян (IIв. ) описывает рецепт получения “пилюль бессмертия”. Ко Хун (281- 361) также даёт рецепты изготовления “пилюль долголетия” и искусственного золота. Поиски таких рецептов были распространены в эллинистическом Египте. От тех времён сохранилось два папируса, относящихся к IIIвеку, — «Лейденский папирус X» и «Стокгольмский папирус». В первом содержится около ста рецептов имитации золота, а во втором, кроме того, описывается подделка жемчуга и крашение пурпуром.

Греческий алхимик Зосима – автор многих научных сочинений, в том числе и алхимических («Имут», где говорится о происхождении алхимии;» О хорошем качестве и составе вод», где описывается получение живительной воды). Его считают одним из основателей алхимии.

Среди арабских алхимиков одним из виднейших был принц Калида ибн Казид (около 660-704), проведший большую часть жизни в Египте. Он приказал перевести на арабский язык все известные алхимические сочинения.

Но истинным «царём науки» арабы называли великого учёного Джабира ибн Гайяна (около 721-815), известного в Европе под именем Гебер. Знакомый с учениями древних, он стал последователем Аристотеля, взгляды которого на элементы-качества были переосмыслены арабами.

Гайян считал, что металлы состоят из двух основных частей (элементов): серы, являющейся носителем горючести и изменчивости, и ртути – «души» металлов, носителя металличности (блеска, твёрдости, плавкости), а основными химическими процессами являются горение и плавление. Самыми благородными металлами являются золото и серебро, в состав которых входят сера и ртуть в наичистейшим виде и в самой оптимальной пропорции. Разнообразие последних зависит от количественного соотношения серы и ртути и от примесей. Но в природе этот процесс соединения идёт очень медленно, и, чтобы ускорить его, надо добавить «медикамент» (особый препарат), тогда превращение займёт около 40 дней; если же использовать «эликсир», то весь процесс получения золота займёт всего 1 час!

Изучал Гайян и свойства, а также способы приготовления многих солей: купоросов, квасцов, селитры и других. Знал получение кислот: азотной, серной, уксусной. При проведении опытов прибегал к перегонке, обжигу, возгонке, кристаллизации. Он считал, что практика и опыты для алхимиков имеют первостепенную важность, без них успех невозможен. Труды Гайяна («Книга семидесяти», «Книга ядов», «Сумма совершенств», «Книга о печах») изучалось много веков.

Учеником прославленного Гебера считал себя крупнейший арабский алхимик Абу Бакр Мухаммед ибн Закарийа ар-Рази (865-925), автор «Книги тайн» и «Книги тайны тайн». Он первый провёл классификацию известных в то время веществ, разделив их на три класса: землистые (минеральные), растительные и животные.

Ар-Рази признавал трансмутацию неблагородных металлов в благородные, признавал элементы металлов – серу и ртуть, но, не ограничиваясь этим, ввёл дополнительный третий – элемент «соляной природы», являющийся носителем твёрдости и растворимости. Это учение о трёх элементах (сера, ртуть, соль) широко распространилось среди европейских алхимиков.

Восприняв представление античных атомистов ар-Рази применил их к учению Аристотеля, считая, что вещества состоят из неделимых элементов-частиц (атомов, по-современному) и пустоту; сами элементы вечны, неделимы и имеют определённые размер. Свойства же веществ зависят от размеров атомов и расстояний между ними (пустот). Так, земля и вода состоят из атомов больших размеров, а пустоты в них меньше, и поэтому они движутся вниз; огонь и воздух, наоборот, движутся вверх, так как их атомы меньше, а пустоты в них больше.

Как и Гайян, ар-Рази считал, что целью алхимии должно быть познание свойств веществ, освоение всевозможных операций над ними, изготовление различных аппаратов для осуществления этих операций. В этой практической, а не отвлеченно-мистической направленности как раз и выразилась специфика учения арабских алхимиков.

Идея превращения неблагородных металлов в благородные нашла много приверженцев в Западной Европе. И вот за толстыми стенами, в сырых подвалах, в уединённых кельях пытаются ускорить процесс «совершенствования» металлов. Неблагородные металлы расплавляют, смешивают друг с другом, окрашивают, закапывают в землю, но тщетно! Почему же не получается золото?

Возможно, этот процесс сверхъестественный? Над металлами произносятся заклинания; на полу, на стенах изображаются магические формулы... и опять неудача.

А может быть, вся суть заключается в пятом элементе –«квинта эссенции», получившем множество различных возвышенных и таинственных имён? Только он один мог превратить любой металл в золото, дать человеку вечную жизнь и молодость. Теперь усилия алхимиков сосредотачиваются на получении философского камня. Были созданы сотни зашифрованных рецептов, большинство из которых до сих пор не удалось разгадать, не говоря уже об экспериментальной проверке.

Шли годы… Алхимики продолжали свои поиски. Крупнейшим алхимиком средневековья можно назвать Альберта фон Больштедта (1193-1280). Обладая поразительной работоспособностью, жаждой знаний и будучи прекрасным оратором, он стал знаменитым среди своих современников, которые называли его «универсальным доктором», Альбертом Великим. Отказавшись в 1265 г. от епископства, фон Больштедт удалился в монастырь и посвятил оставшиеся годы жизни науке. Им было написано огромное число трактатов по различным отраслям знаний, в том числе и по алхимии-«Пять книг о металлах и минералах», «Книга об алхимии».

Альберт Великий полагал, что трансмутация металлов заключается в происходит вида и плотности. Изменение же свойств металлов происходит под действием мышьяка (окрашивает металлы в жёлтый цвет) и воды (сжимаясь и уплотняясь, она увеличивает плотность металлов). Описывая проведение алхимических операций, он приводит ряд правил, которым надо следовать в работе: хранить молчание, скрываться от глаз людских, соблюдать время и т. д.

В XVIв. особой популярностью пользовались сочинения Василия Валентина («могущественный царь»): «О тайной философии», «О великом камне древних мудрецов», «Триумфальная колесница антимония». Правда, все попытки установить подлинное имя автора не удались; видимо, под этим псевдонимом писал неизвестный алхимик, возможно, не один.

Признавая трансмутацию металлов и начала алхимиков, Василий Валентин особо подчеркивал, что алхимические элементы металлов не имеют ничего общего с реальными элементами того же названия:

«Все, писавшие о семенах металлов, согласны в том, что сера представляет мужское семя металлов, а ртуть- женское семя; но это нужно понимать разумом и не принимать за семена металлов обыкновенную серу и обыкновенную ртуть, потому что обыкновенная ртуть, будучи сама металлом, не может быть семенем металлов». Также не могут быть «семенем» металлов обыкновенная сера и соль. Последняя, по его мнению, характеризует способность металлов растворяться в кислотах.

В алхимических изысканиях Василия Валентина уже чувствует большая практическая направленность. Так, он первым упоминает о соляной кислоте («соляном спирте»), предлагает способ получения её из поваренной соли и железного купороса, описывает её действие на металлы и некоторые оксиды. Сурьме и её соединениям посвящено сочинение «Триумфальная колесница антимония».

Но не все средневековые учёные принимали основные теоретические положения алхимиков. И одним из таких учёных был Авиценна. Этим латинским именем называли знаменитого арабского философа и врача абу Али ал-Хусейна ибн Сину (980-1037), таджика по национальности, родившегося недалеко от Бухары. Он создал около 300 трудов, и некоторые из них («Медицинский канон», «Книга исцеления», «Книга знаний») пользуются известностью и в настоящие время. Им описана почти тысяча различных веществ, среди которых были металлы, Авиценна считал серу и ртуть, но отрицал возможность превращения одного металла в другой, поскольку полагал, что для этого нет путей.

Не верил в трансмутацию и алхимические начала величайший итальянский учёный и художник Леонардо да Винчи (1452-1519), поставивший своей целью «постичь происхождение многочисленных созданий природы». Он опирался на эксперимент, который он считал посредником «между искусной природой и родом человеческим» и который «должно производить многократно, чтобы какое-нибудь случайное обстоятельство не повлияло бы на его результаты».

Леонардо да Винчи признавал практическую алхимию, которая могла приносить пользу, но резко выступал против тех алхимиков, которые ставили своей целью получение золота. Он считал, что человек не может создавать простые вещества, а тем более превращать их одно в другое, да и ртуть не может быть общим «семенем» металлов, поскольку «природа разнообразит семена соответственно различию вещей».

В поисках условий для осуществления таинственной трансмутации алхимики разработали такие важные методы очистки веществ, как фильтрация, возгонка, дистилляция, кристаллизация. Для проведения экспериментов они создали специальные аппараты — водяную баню, перегонный куб, риторы, печи для нагревания колб; ими были открыты серная, соляная и азотная кислоты, многие соли, этиловый спирт, изучены многие реакции (взаимодействие металлов с серой, обжиг, окисление и т. д. ).

Но чтобы превратить алхимические учение в положения научной химии, необходимо было «очистить» его от мистических наслоений, поставить на подлинную экспериментальную основу, детально исследовать состав веществ. Начало этому сложному и длительному процессу положили иатро-химики (от иатрос– врач) и представители технической химии.

Развитие иатро-химии, металлургии, красильного дела, изготовление глазурей и т. д., усовершенствование химической аппаратуры – всё это способствовало тому, что эксперимент постепенно становится основным критерием истинности теоретических положений. Практика же, в свою очередь, не могла развиваться без теоретических представлений, которые должны были не только объяснить, но и предсказывать свойства веществ и условия проведения химических процессов. Учёные отказались от традиционных «начал» алхимиков и обратились к материалистическим представлениям древних о строении материи.

От алхимии к научной химии.

Новому пониманию предмета химического познания способствовало возрождение античного атомизма. Здесь важную роль сыграли труды французского мыслителя П. Гассенди. Он не только воскресил атомистическую теорию, но, по словам Дж. Бернала, превратил её «в учение, куда вошло всё то новое в физике, что было найдено в эпоху Возрождения». Для обнаружения частиц, не видимых простым глазом, Гассенди использовал микроскоп; из этого он делал вывод, что если можно обнаружить столь мелкие частицы, то могут существовать и совсем мельчайшие, которые удастся увидеть впоследствии.

Он считал, что Бог создал определённое число атомов, отличающихся друг от друга формой, величиной и весом. всё в мире состоит из них. Как из кирпича, брёвен и досок можно построить огромное число разнообразных зданий, так и из нескольких десятков видов атомов природа создаёт великое множество тел. Соединяясь, атомы дают более крупные образования – «молекулы». Последние в свою очередь, объединяясь друг с другом, становятся более крупными и «доступными для ощущения». Тем самым Гассенди первым ввёл в химию понятие молекула(от латинского moles– с уменьшительным суффиксом cula).

И вместе с тем П. Гассенди, как и Р. Декарт, разделял заблуждения науки своего времени. Он признавал божественное происхождение атомов, признавал, что существуют особые атомы запаха, вкуса, тепла и холода.

Развитию корпускулярной теории способствовал великий английский учёный Исаак Ньютон (1643-1727), занимавшийся и вопросами химии. Он имел хорошо оборудованную химическую лабораторию, среди его трудов есть сочинение «О природе кислот» (1710). Ньютон считал, что корпускулы созданы Богом, что они неделимы, тверды и неуничтожимы. Соединение корпускул происходит за счёт притяжения, а не за счёт крючков, зазубрин и т. д. Такое притяжение и определяет «химическое действие»; распад существующих веществ на первичные частицы и образование из них других сочетаний обусловливают появления новых веществ.

Корпускулярное учение нашло свое завершение в трудах знаменитого английского учёного Роберта Бойля.

Ему от отца в наследство два имения, в одном из которых (Сталь Бридж) он поселился. Там Бойль собрал богатую библиотеку и оборудовал прекрасную лабораторию, где работал со своими помощниками. Молодой учёный разработал основы анализа( от анализис – разложение) «мокрым путём», т. е. анализ в растворах. Он ввёл индикаторы (настой лакмуса, цветов фиалок, а также лакмусовые бумажки) для распознания кислот и щелочей; соляную кислоту и её соли с помощью нитрата серебра, соли серной кислоты – с помощью извести и т. д. Эти приёмы используются и сейчас.

Под влиянием работ Торчелли по изучению атмосферного давления Бойль занялся исследованием свойств воздуха. Он брал трубки U-образной формы с разной длиной колен. Короткое было запаяно, а длинное открыто. Заливая в последнее ртуть, Бойль «запирал» в коротком колене. Если изменять количество ртути в длинном колене, то изменяется объём воздуха в коротком. Так была установлена закономерность: объём газа обратно пропорционален его давлению (1662). Позднее эту закономерность наблюдал французский учёный Э. Мариотт. Сейчас первый газовый закон именуется законом Бойля- Мариотта.

А за год до открытия газового закона Бойль опубликовал книгу «Химик-скептик», в которой изложил свои взгляды Бойль считает химию самостоятельной наукой, а не подспорьем алхимии и медицины. Все тела, пишет он, состоят из движущихся частиц, обладающих разной величиной и формой, а элементами, подчёркивает Бойль, не могут быть ни «начала» Аристотеля, ни «начала» алхимиков. Это «определённые, первоначальные и простые, вполне несмешанные тела, которые не составлены друг из друга, но представляют собой те составные части, из которых составлены все так называемые смешанные тела и которые они в конце концов могут быть разложены».

Таким образом, элементы, по Бойлю, это вещества, которые нельзя разложить (т. е. простые вещества), они состоят из однородных корпускул. Таковы золото, серебро, олово, свинец. Другие, например киноварь, разлагающуюся на ртуть и серу, он относил к сложным веществам. В свою очередь, серу, ртуть, которые не удалось разложить, следовал отнести к элементам. А сколько в природе элементов? На этот трудный вопрос ответ мог дать только опыт. Нельзя так же утверждать, считал Бойль, что известные в то время простые вещества обязательно должны быть элементами — возможно, со временем, и они будут разложены (что и произошло с водой и «землями»- оксидами щелочноземельных металлов).

Ему удалось в корпускулярной теории строения веществ объединить два подхода – учение об элементах и атомистические представления. «Бойль делает из химии науку», -писал Ф. Энгельс.

Революция в химии

Центральная проблема химии XVIIIв. – проблема горения. Вопрос состоял в следующим: что слу

www.ronl.ru

Дипломная работа - Химия как наука, основные понятия

Федеральное агентство по образованию РФ

Курсовая работа

по химии

Выполнила:

Проверила:

Казань,2010

Содержание:

1. Решение задач.

1.1. Химическая термодинамика.

1.2. Химическая кинетика.

1.3. Растворы и их свойства.

1.4. Дисперсные системы. Коллоидные растворы и их свойства.

2. Реферат на тему: «Использование законов химии в современном мире – новые открытия, создание новых строительных материалов, новые достижения в экономике, технике, медицине.

2.1. Введение.

2.2. Развитие химии.

2.3. Роль химии в современном мире.

2.4. Химия в строительстве.

2.5. Заключение.

3. Список литературы.

1. Решение задач.

Вариант 2

1. Рассчитать теплоту образования ацетилена, если при сгорании 1 моль его выделяется 1300 кДж теплоты.

2. Константа равновесия гомогенной системы СО (г) + О (г) = (г) + (г) при С равна 1. Вычислите концентрации всех веществ при равновесии, если исходные всех концентрации: [CО] = 3 моль/л; []= 2 моль/л.

3. Вычислите молярную и эквивалентную концентрации 20%-ного раствора хлорида кальция плотностью 1,178 г/мл.

4. Какой объем 0,005н раствора нитрата серебра нужно прибавить к 25 мл 0,0016н раствора хлорида калия, чтобы получить отрицательный золь хлорида серебра? Напишите строение мицеллы золя.

Решение:

2.1. Введение.

Что же такое химия и для чего она нужна? Химия – наука, изучающая состав, строение, свойства веществ, а также превращения этих веществ и законы, которым подчиняются эти превращения. Век, в котором мы живем, называют “веком химии”. Это связано с тем, что именно в последние годы развитие этой отрасли достигло пика в сравнении с предыдущими периодами.

Современная химия очень тесно связана со всеми отраслями народного хозяйства. Практически ни одна наука не обходится без достижений химии. Она все глубже проникает во все области как научной, так и хозяйственной деятельности. Если рассматривать взаимосвязь химии и других наук, можно выделить промежуточные (переходные) науки: физическая химия, геохимия, биохимия и множество других. Медицина, парфюмерия, металлургическая и топливная промышленность – это лишь малая часть отраслей, которые просто не смогут существовать без развития химии.

В настоящее время выделяют два основных направления химии: органическая и неорганическая. Органическая химия изучает соединения углерода с другими элементами (эти знания широко используются в топливной промышленности, при производстве полимеров и пластмасс). Неорганическая же химия изучает остальные соединения.

2.2. Развитие химии.

Развитие химии началось задолго до начала нашей эры. Самое древнее ее направление – металлургия. Именно тогда люди начали изучать превращения различных веществ при различных условиях и стали использовать химию для своих нужд. Сначала научились получать металлы (в первую очередь медь) и смешивать ее с оловом для получения бронзы. Позже было получено из руды и железо.

Поскольку химия в те давние времена была совершенно новым этапом развития знаний человечества, многие придавали науке различные невероятные качества. Так, в III-IV веках до нашей эры появилось новое направление химии – алхимия. Сотни ученых бились в поисках “философского камня”, который должен был превращать неблагородные металлы (например, железо), в благородные (серебро, золото).

После начала эпохи Возрождения развитие химии получило вторую жизнь. Она начала приобретать практическое применение во многих отраслях промышленности. Кроме металлургии, начали бурно развиваться стеклоделие, медицина, производство керамики и множество других видов деятельности. И в первой половине XVII века химия плавно переросла в отдельную науку.

Открытие большого числа новых химических элементов заставило задуматься об их систематизации. В 1869 г. великим русским ученым Д. И. Менделеевым была обнаружена взаимосвязь этих элементов, результатом чего стало появление периодической системы элементов. Результатом этого открытия стало появление многих законов химии, что дало резкий толчок развитию других направлений деятельности человечества.

Вторая половина XX века ознаменовала новый виток развития химии. Быстрое развитие математики, электроники и появления в арсенале химиков точных измерительных приборов и компьютеров позволили вести расчеты, которые раньше были весьма затруднительны, а порой и невозможны. Моделирование химических процессов, обработка больших объемов данных, расчеты структур сложных веществ позволили ученым значительно расширить значимость химии. Удешевление исследований и экспериментов, а также повышение их точности позволило применить их и для менее наукоемких отраслей. Началось развитие коммерческой химии.

Сегодня тысячи химических лабораторий проводят исследования для самых различных отраслей народного хозяйства, развивая коммерческую химию. Парфюмерия, производство самых разнообразных полимерных веществ, пластмасс, строительных материалов с заданными параметрами и множество других областей применения химии – основные потребители этих исследований.

Развитие химии носит и стратегический характер. Важное направление – получение дешевого альтернативного топлива. Не секрет, что запасы нефти и газа, основных на сегодняшний день источников энергии, уменьшаются с каждым днем. Поэтому именно на химию возложена проблема энергии будущего.

Дальнейшее развитие химии предусматривает помимо всего прочего разработку экологически безопасных аналогов для применяемых сегодня технологий, которые негативно влияют на окружающую среду.

Неоспоримо, что сегодня химия занимает значительную часть в жизни человечества, еще более очевидно, что она — наука будущего.

Нужно полностью сознавать невозможность социального прогресса без развития химии и применения ее достижений для решения проблем энергетики, экологии, национальной обороны, здравоохранения, развития промышленности, сельского хозяйства.

Достаточно сказать, что 92% энергии, потребляемой сейчас обществом, мы получаем, осуществляя химические процессы. И если современная энергетика создает экологические проблемы, то виновата в этом не химия, а неграмотное или недобросовестное использование продуктов ее деятельности (хим. процессы, продукты, материалы).

Надо помнить, что химия – это не только ДДТ, дефолианты, нитраты и диоксины. Но и сахар и соль, воздух и валидол, молоко и магний, полиэтилен и пенициллин.

Все чем мы пользуемся, что носим, в чем живем, передвигаемся, чем играем, производится посредством управляемых химических реакций.

Занятие химика – изобретение реакций, превращающих окружающие нас вещества в те, что служат удовлетворению наших нужд.

Нам необходимо иметь эффективное средство против болезни Паркинсона. Химики синтезируют карбидофу – соединение, отсутствующее в природе, но обладающее высокой терапевтической активностью.

Миллионы автомашин загрязняют атмосферу. Эту задачу от- части помогает решить автомобильный каталитический конвертор выхлопных газов.

Сейчас насчитывается более 8 миллионов синтезированных соединений. Химия играет роль в решении проблем обеспечения людей продовольствием, одеждой и жильем, новых источников энергии, в создании возобновляемых заменителей истощающихся или редких материалов, в укреплении здоровья человека, в контроле за состоянием среды обитания и ее защите.

Поскольку все жизненные процессы вызываются хим. изменениями, знания о химических реакциях обеспечивают необходимый фундамент для постижения сущности жизни. Таким образом, химия вносит вклад в решение проблем универсальной философской значимости.

Трагедия в Бхопале (Индия) ярко показывает две стороны химии. Тысячи отравленных токсичными веществами, применяемыми для производства продуктов питания, ежегодно спасавших миллионы людей от голодной смерти.

2.3. Роль химии в современном мире.

Химическая промышленность производит десятки тысяч наименований продуктов, многие из которых по технологическим и экономическим характеристикам успешно конкурируют с традиционными материалами, а часть — являются уникальными по своим параметрам. Химия дает материалы с заранее заданными свойствами, в том числе и такими, которые не встречаются в природе. Подобные материалы позволяют проводить технологические процессы с большими скоростями, температурами, давлениями, в условиях агрессивных сред. Для промышленности химия поставляет такие продукты, как кислоты и щелочи, краски, синтетические волокна и т. п. Для сельского хозяйства химическая промышленность выпускает минеральные удобрения, средства защиты от вредителей, химические добавки и консерванты к кормам для животных. Для домашнего хозяйства и быта химия поставляет моющие средства, краски, аэрозоли и другие продукты.

Химия характерна не только тем, что обеспечивает производство многих необходимых продуктов, материалов, лекарств. Во многих отраслях промышленности и сельскохозяйственного производства широко используются также химические методы обработки: беление, крашение, печатание в текстильной промышленности; обезжиривание, травление, цианирование в машиностроении; кислородное дутье в металлургии; консервация, синтезирование витаминов и аминокислот — в пищевой и фармацевтической промышленности и т. д. Внедрение химических методов ведет к интенсификации технологических процессов, увеличению выхода полезного вещества, снижению отходов, повышению качества продукции.

Таким образом, химизация, как процесс внедрения химических методов в общественное производство и быт, позволила человеку решить многие технические, экономические и социальные проблемы. Однако масштабность, а нередко и неуправляемость этого процесса обернулась «второй стороной медали». Химия прямо или опосредованно затронула практически все компоненты окружающей среды — сушу, атмосферу, воду Мирового океана, внедрилась в природные круговороты веществ. В результате этого нарушилось сложившееся в течение миллионов лет равновесие природных процессов на планете, химизация стала заметно отражаться на здоровье самого человека. Получилась ситуация, которую ученые обоснованно именуют химической войной против населения,3емли. За последние 30-40 лет в этой войне пострадали сотни миллионов жителей планеты. Возникла самостоятельная ветвь экологической науки — химическая экология. Основными источниками, загрязняющими окружающую среду, кроме собственно химической промышленности, являются металлургия, автомобильный транспорт, тепловые электростанции. Они дают большой объем газообразных отходов, загрязняют водоемы рек и озер сточными водами, используемыми в технологических целях. Газообразные отходы содержат оксиды углерода, серы, азота, соединения свинца, ртути, бензопирен, сероводород и другие вредные вещества. В связи со сжиганием топлива в больших объемах возникла проблема снижения концентрации кислорода и озона в атмосфере, получившая название «кислородного голодания».

К твердым отходам относятся отходы горнодобывающей промышленности, строительный и бытовой мусор. Сточные воды содержат многие неорганические соединения — ионы ртути, цинка, кадмия, меди, никеля и т. д. Пятая часть вод Мирового океана загрязнена нефтью и нефтепродуктами. Значительный ущерб водоемам вследствие вымывания удобрений из почвы наносят загрязнения, связанные с сельскохозяйственным производством. Вредные вещества из воздуха и воды попадают в почву, в которой накапливаются тяжелые металлы, радиоактивные элементы. В организм человека вредные вещества попадают через воздух, воду и пищу. Таким образом, человечество, пройдя ряд этапов развития — от огня костра до термоядерной бомбы, — в начале XXI века оказалось в условиях, когда в очередной раз встал вопрос о его выживании. Угроза экологической катастрофы требует решительного пересмотра отношений современной «химической» цивилизации и природы в сторону оптимизации этих отношений. Задача заключается в том, чтобы через новые технологии гармонизировать отношения «общество — природа» таким образом, чтобы компенсаторных возможностей окружающей среды было достаточно для нейтрализации антропогенных воздействий на нее.

Новые технологии по своим параметрам должны приближаться к природным процессам, отличаться от промышленных своей безотходностью или малоотходностью. В безотходном производстве технологический цикл «сырье — производство — использование готовое продукта — вторичное сырье» вписывается в окружающую среду, не нарушая экономического развития. В настоящее время наметились следующие пути решения сложных экологических проблем: комплексная переработка сырья; пересмотр традиционных процессов и схем получения известных продуктов; внедрение бессточных и замкнутых схем водопотребления; очистка выбрасываемых газов; использование промышленных комплексов с замкнутой структурой материальных и энергетических потоков.

3.1. Химия в строительстве.

Химия и строительство, две обширные и древние области деятельности человека, в течение многих веков развиваются в тесном контакте, взаимопроникая друг в друга. Можно с уверенностью сказать, что характерная особенность строительства — это быстрое освоение и продуктивное использование всего нового, что появлялось в химической науке. Современное развитие строительства трудно представить себе без использования продукции химической промышленности: применения и внедрения новых конструкционных полимерных материалов, пластических масс, синтетических волокон, каучуков, вяжущих и отделочных веществ и многих других полезных продуктов большой и малой химии. Техника строительства реконструируется по направлению не только интенсификации и модернизации самих процессов строительного производства, но и повышения значимости роли химических и физико-химических процессов. Внедрение таких процессов, как склеивание, сварка, формование, — это результат химизации строительства. Использование быстротвердеющих бетонов и растворов стало возможным после тщательного и продуктивного исследования химических реакций их компонентов. Применение вяжущих веществ совершенствуется в ходе изучения процессов, реализующихся при их твердении.

2.5. Заключение .

Выше были изложены основные представления о химии, ее законах, месте в человеческой цивилизации.

В заключение следует еще раз подчеркнуть, что химия — «палка о двух концах». С одной стороны, это благо для человека, без которого немыслимо дальнейшее развитие общества, с другой — бедствие для окружающей среды. Очевидно, что идеал покорения природы, сопутствовавший научно-технической революции в XIX веке, должен быть коренным образом пересмотрен, что предполагает формирование экологического сознания у всех людей, молодого поколения в первую очередь. Молодым предстоит решать трудные задачи ограждения природы от негативного воздействия человека — во избежание глобальной экологической катастрофы.

www.ronl.ru

Курсовая работа - Предмет аналитической химии и основные этапы её развития

Реферат на тему: Предмет аналитической химии и основные этапы её развития.

Предмет аналитической химии

Аналитическая химия — наука о методах определения химического состава вещества и его структуры. Однако это определение КС представляется исчерпывающим. Предметом аналитической химии являются разработка методов анализа и их практическое выполнение, а также широкое исследование теоретических основ аналитических методов. Сюда относится изучение форм существования элементов и их соединений в различных средах и агрегатных состояниях, определение состава и устойчивости координационных Соединений, оптических, электрохимических и других характеристик вещества, исследование скоростей химических реакций, определение метрологических характеристик методов и т. д. Существенная роль отводится поискам принципиально новых методов анализа и использованию в аналитических целях современных достижений науки и техники.

В практических целях не всегда требуется проведение полного химического анализа. Нередко ограничиваются определением двух-трех или четырех-пяти компонентов, от содержания которых зависят качество материала, его технологические характеристики, эксплуатационные свойства и т. д.

В зависимости от поставленной задачи, свойств анализируемого вещества и других условий состав веществ выражается по-разному. Химический состав вещества может быть охарактеризован Массовой долей (%) элементов или их оксидов или других соединений, а также содержанием реально присутствующих в пробе индивидуальных химических соединений или фаз, изотопов и т. д. Состав сплавов обычно выражают массовой долей (%) составляющих цементов; состав горных пород, руд, минералов и т. д. — содержанием элементов в пересчете на какие-либо их соединения, чаще всего на оксиды. Наиболее сложен так называемый фазовый или вещественный анализ, целью которого является определение содержания в пробе индивидуальных химических соединений, форм, в пиле которых присутствует тот или иной элемент в анализируемом образце. При анализе органических соединений наряду с определением отдельных элементов (углерода, водорода, азота и т. д.) нередко выполняется молекулярный и функциональный анализ (устанавливаются индивидуальные химические соединения, функциональные группировки и т. д.).

Теоретическую основу аналитической химии составляют фундаментальные законы естествознания, такие, как периодический закон Д. И. Менделеева, законы сохранения массы вещества и энергии, постоянства состава вещества, действующих масс и др. Аналитическая химия тесно связана с физикой, неорганической, органической, физической и коллоидной химией, электрохимией, химической термодинамикой, теорией растворов, метрологией, теорией информации и многими другими науками. Например, спектральные методы анализа успешно развиваются на основе физических теорий, в электроаналитических методах используются представления теоретической электрохимии и термодинамики растворов. Невозможно представить современную аналитическую химию без учения о координационных соединениях, о квантово-химических методах и теории строения вещества, о кинетике реакций и т. д. Использование достижений этих наук обогащает аналитическую химию, расширяет ее возможности, позволяя решать новые задачи. Вместе с тем аналитическая химия оказывает существенное влияние на развитие этих наук и целых отраслей производства, давая им более совершенные методы анализа и открывая новые перспективы развития. Существенные успехи, достигнутые, например, в физике и химии твердого тела, металловедении, исследовании катализаторов и во многих других областях, связаны с прогрессом методов локального анализа, позволивших выявить распределение примесей в анализируемом образце по поверхности и по глубине. Получение чистых и сверхчистых веществ, составляющих основу многих отраслей новой техники, было бы невозможно без разработки соответствующих аналитических методов контроля.

Взаимосвязь аналитической химии с другими науками, а также с отраслями промышленности является, таким образом, одной из существенных особенностей этой науки. Нельзя не отметить также, что в аналитической химии анализ и синтез тесно связаны между собой. Понятие собственно анализа ассоциируется обычно с разделением вещества на составные части, но химический анализ часто основывается на синтезе соединений, имеющих характерную окраску, малую растворимость, специфическую форму кристаллов и т. д. О единстве анализа и синтеза говорит также и то, что результаты синтеза обычно контролируются анализом.

Значение аналитической химии

Аналитическая химия имеет важное научное и практическое значение. Почти все основные химические законы были открыты с помощью методов этой науки. Состав различных материалов, изделий, руд, минералов, лунного грунта, далеких планет и других небесных тел установлен методами аналитической химии, открытие целого ряда элементов периодической системы оказалось возможным благодаря применению точных методов аналитической химии.

Так, например, поиск нового элемента в минерале аргиродите предпринят в связи с «заниженным» результатом его анализа. Когда один из опытнейших аналитиков своего времени Проф. Фрайбергской Горной академии К. Винклер (1885) провел ПОЛНЫЙ анализ аргиродита и нашел, что сумма масс его составных частей на 5—7% меньше 100%, он предпринял поиски этой Неизвестной части минерала. Поиск оказался успешным, и уже м 1886 г. новый элемент был открыт и назван по предложению Винклера германием. (Существование его было предсказано Д. И. Менделеевым еще в 1871 г. как экасилиция.)

Ни одно современное химическое исследование, будь это синим новых веществ, разработка новой технологической схемы, Интенсификация производства, повышение качества продукции и т. д., не может обойтись без применения методов аналитической химии.

Существенное значение для многих технологических процессов имеет контроль производства, осуществляемый методами политической химии. Так, например, правильно составить шихту в металлургическом, стекольном или ином производстве можно, только зная состав исходных материалов.

Большое значение имеет анализ материалов в ходе технологического процесса, например контроль за плавкой в металлургической промышленности или полнотой извлечения в гидрометаллургических производствах, позволяющий на ходу устранять понижающие неполадки. Не менее важную роль играет аналитическая химия в геологии, геохимии, сельском хозяйстве, фармацевтической, лакокрасочной, нефтехимической и многих других отраслях промышленности.

Без анализа почв, удобрений и т. д. невозможна интенсификация сельского хозяйства. Особое значение приобретает анализ ПОЧВ на содержание микроэлементов и обоснованное внесение недостающих компонентов для повышения урожайности.

Заметно возросла роль аналитической химии в связи с тем, что больше внимания стало уделяться состоянию и контролю за загрязнением окружающей среды, контролю за технологическими выбросами, сточными водами и т. д. В России и многих других странах организована специальная общегосударственная служба наблюдения и контроля за уровнем загрязнения объектов окружающей среды. Эта служба контролирует загрязнения воздуха, почв, речных и морских вод. Объектами наблюдения являются также атмосферные осадки. Критериями качества воздуха, почв и вод являются предельно допустимые концентрации (ПДК).

Большое научное и практическое значение имеет анализ космических объектов и небесных тел, вод Мирового океана и т. д.

Существенное значение имеют достижения аналитической химии в развитии таких отраслей промышленности, как атомная энергетика, ракетостроение, электроника и др. Аналитическая химия не только обеспечила эти области эффективными методами анализа, но и послужила основой разработки многих новых технологических процессов.

Основные этапы развития аналитической химии

Многие практические приемы аналитической химии и аналитические методики были известны в глубокой древности. Это, прежде всего пробирное искусство, или пробирный анализ, который выполнялся «сухим» путем, т. е. без растворения пробы и использования растворов. Методами пробирного анализа контролировали чистоту благородных металлов и устанавливали их содержание в рудах, сплавах и т. д. Техника выполнения пробирного анализа воспроизводила в лабораторных условиях производственный процесс получения драгоценных металлов. Эти методы анализа применялись в Древнем Египте и Греции, были они известны и в Киевской Руси. Практическое значение реакций в растворе было в то время невелико.

Развитие промышленности и различных производств к середине XVII в. потребовало новых методов анализа и исследования, поскольку пробирный анализ уже не мог удовлетворить потребностей химического и многих других производств. К этому времени к середине XVII в. относят обычно зарождение аналитической химии и формирование самой химии как науки. Определение состава руд, минералов и других веществ вызывало очень большой интерес, и химический анализ становится в это время основным методом исследования в химической науке. Р. Бойль (1627 —1691) разработал общие понятия о химическом анализе. Он заложил основы современного качественного анализа «мокрым» путем, т. е. проведением реакций в растворе, привел и систему известные в то время качественные реакции и предложил несколько новых (на аммиак, хлор и др.), применил лакмус для обнаружения кислот и щелочей и сделал другие важные открытия.

М. В. Ломоносов (1711 —1765) впервые стал систематически применять весы при изучении химических реакций. В 1756 г. он экспериментально установил один из основных законов природы — закон сохранения массы вещества, составивший основу количественного анализа и имеющий огромное значение для всей науки. М. В. Ломоносов разработал многие приемы химического анализа и исследования, не потерявшие значения до наших дней (фильтрование под вакуумом, операции гравиметрического анализа и т. д.). К заслугам М. В. Ломоносова в области аналитической химии относится создание основ газового анализа, применение микроскопа для проведения качественного анализа по форме кристаллов, что в дальнейшем привело к развитию микрокристаллоскопического анализа, конструирование рефрактометра и других приборов. Результаты собственных исследований и опыт химика-исследователя, аналитика и технолога М. В. Ломоносов обобщил в книге «Первые основания металлургии или рудных дел» (1763), оказавшей огромное влияние на развитие аналитической химии и смежных областей, а также металлургии и рудного дела.

Применение точных методов химического анализа позволило определить состав многих природных веществ и продуктов технологической переработки, установить ряд основных законов химии. А. Л. Лавуазье (1743—1794) определил состав воздуха, воды и других веществ и разработал кислородную теорию горения. Опираясь на аналитические данные, Д. Дальтон (1766—1844) развил атомистическую теорию вещества и установил законы постоянства состава и кратных отношений. Ж. Л. Гей-Люссак (1778—1850) и А. Авогадро (1776 —1856) сформулировали газовые законы. Аналитическая химия, обогащаясь новыми методами, продолжала развиваться и совершенствоваться. В конце XVIII в. Т. Е. Ловиц (1757—1804), развивая идеи М. В. Ломоносова, создал микрокристаллоскопический анализ — метод качественного анализа солей по форме их кристаллов, М. В. Севергин (1765—1826) предложил колориметрический анализ, основанныи на зависимости интенсивности окраски раствора от концентрации вещества, Ж. Л. Гей-Люссак разработал титриметриче-ский метод анализа. Эти методы вместе с гравиметрическим составили основу классической аналитической химии и сохранили свое значение до настоящего времени.

Крупным вкладом В. М. Севергина в развитие аналитической химии явился выпуск им нескольких руководств по химическому анализу, в особенности фундаментального труда «Пробирное искусство или руководство к химическому испытанию металлических руд и других ископаемых тел» (1801).

В конце XVIII и в XIX вв. трудами многих ученых — Т. У. Бергмана (1735—1784), Л. Ж. Тенара (1777—1857), К. К. Клауса (1796—1864) и др. был создан систематический качественный анализ. В соответствии с разработанной схемой из анализируемого раствора действием групповых реактивов осаждали определенные группы элементов, а затем внутри этих групп проводили открытие отдельных элементов. Эту работу завершил К. Р. Фрезениус (1818—1897), который написал учебники по качественному и количественному анализу и основал первый журнал по аналитической химии (Zeitschrift fur analytische Chemie, в настоящее время Fresenius Z. anal. Chem.).

В это же время И. Я. Берцелиусом (1779—1848) и Ю. Либихом (1803—1873) были усовершенствованы и развиты методы анализа органических соединений на содержание основных элементов — С, Н, N и др. Заметно прогрессирует титриметрический анализ — появляются методы иодометрии, перманганатометрии и др. Важное открытие делают в 1859—1860 гг. Р. В. Бунзен (1811 — 1899) и Г. Р. Кирхгоф (1824—1887). Они предлагают спектральный анализ, который становится одним из основных методов аналитической химии, непрерывно развивающимся до настоящего времени.

--PAGE_BREAK--

Огромное влияние на развитие химии и других наук оказало открытие в 1869 г. Д. И. Менделеевым (1834—1907) периодического закона, а «Основы химии» Д. И. Менделеева стали основой и при изучении аналитической химии. Большое значение имело также создание А. М. Бутлеровым теории строения органических соединений. Значительное влияние на формирование аналитической химии и ее преподавание оказала вышедшая в 1871 г. «Аналитическая химия» А. А. Меншуткина (1842—1907), выдержавшая 16 изданий в нашей стране и переведенная на немецкий и английский языки.

В 1868 г. по инициативе Д. И. Менделеева и Н. А. Меншуткина при Петербургском университете было учреждено Русское химическое общество, которое с 1869 г. стало издавать свой журнал. Создание научного химического общества и выпуск журнала благотворно сказались на развитии отечественной химии и аналитической химии в частности.

Специальным разделом химии стал разработанный Н. С. Курнаковым (1860—1941) физико-химической анализ, основанный на изучении диаграмм «состав—свойство». Метод физико-химического анализа позволяет устанавливать состав и свойства соединений, образующихся в сложных системах, по зависимости свойства системы от ее состава без выделения индивидуальных соединений в кристаллическом или ином виде.

Большое принципиальное значение для аналитической химии имело исследование комплексных соединений металлов с органическими веществами. В результате такого исследования Л. А. Чугаев (1873—1922) предложил в 1905 г. диметилглиоксим как реактив на никель. По своим аналитическим характеристикам диметилглиоксим остается одним из важнейших реактивов в современной аналитической химии, известным во всем мире как реактив Чугаева. Хотя с применением органических реактивов неорганическом анализе аналитики были знакомы и ранее — М. А. Ильинский (1856—1941) предложил а-нитрозо-Р-нафтол как реактив на кобальт еще в 1885 г., — систематические исследования в этой области начались с работы Л. А. Чугаева. Применение органических реактивов значительно расширило возможности аналитической химии.

В 1903 г. М. С. Цвет (1872—1919) предложил хроматографический анализ — эффективный способ разделения близких по свойствам соединений, основанный на использовании адсорбционных и некоторых других свойств вещества. В полной мере достоинства этого метода были оценены лишь несколько десятилетий спустя после его открытия. За развитие распределительной хроматографии А. Мартину и Р. Сингу была присуждена Нобелевская премия в 1954 г.

Дальнейшее развитие теории аналитической химии связано с открытием Н. Н. Бекетовым (1827—1911) равновесного характера химических реакций и К. М. Гульдбергом (1836—1902) и II. Вааге (1833—1900) закона действующих масс. С появлением в 1887 г. теории электролитической диссоциации С. Аррениуса (1859—1927) химики-аналитики получили метод эффективного количественного управления химическими реакциями, а успехи химической термодинамики еще больше расширили эти возможности. Существенную роль в развитии научных основ аналитической химии сыграла монография В. Оствальда (1853—1932) «Научные основы аналитической химии в элементарном изложении», вышедшая в 1894 г. Большое значение для развития окислительно-восстановительных методов аналитической химии имели работы Л. В. Писаржевского (1874—1938) и Н. А. Шилова (1872—1930) по электронной теории окислительно-восстановительных процессов.

С 20-х годов XX в. начинают интенсивно развиваться количественный эмиссионный спектральный анализ, абсорбционная спектроскопия. Конструируются приборы с фотоэлектрической регистрацией интенсивности света.

В 1925 г. Я. Гейровский (1890—1967) разработал полярографический анализ, за который в 1959 г. ему была присуждена Нобелевская премия. В эти же годы развиваются и совершенствуются хроматографические, радиохимические и многие другие методы анализа. С 1950 г. бурно развивается предложенный Э. Уолшем метод атомно-абсорбционной спектроскопии.

Развитие промышленности и науки потребовало от аналитической химии новых совершенных методов анализа. Возникла необходимость количественных определений примесей на уровне 10 6—10 7 и ниже. Оказалось, например, что содержание так называемых запрещенных примесей (Cd, Pb и др.) в материалах ракетной техники должно быть не выше 10~5%, содержание гафния в цирконии, используемом в качестве конструкционного материала в атомной технике, должно быть меньше 0,01%, а в материалах полупроводниковой техники примеси должны составлять не более 10 %. Известно, что полупроводниковые свойства германия обнаружились только после того, как были получены образцы этого элемента высокой степени чистоты. Цирконий был вначале забракован в качестве конструкционного материала в атомной промышленности на том основании, что сам быстро становился радиоактивным, хотя по теоретическим расчетам этого не должно было быть. Позднее выяснилось, что радиоактивным становился не цирконий, а обычный спутник циркония — гафний, находящийся в виде примеси в циркониевых материалах.

Определение примесей порядка 10 6% и менее стало повседневной потребностью многих отраслей промышленности, поскольку от содержания примесей на этом уровне стало зависеть качество продукции. Эти сложные задачи были решены путем использования новых методов разделения, концентрирования и определения. Наибольшее практическое значение приобрели экстракционные, хроматографические, оптические и электрохимические методы. Интенсивно развиваются в последнее время атомно-абсорбционная спектроскопия, рентгено-флуоресцентные и резонансные методы, кинетические методы анализа и некоторые другие. Современная аналитическая химия приобретает новые черты: она становится более экспрессной, точной, автоматизированной, способной проводить анализ без разрушения и на расстоянии.

Список литературы:

Пилипенко А. Т., Пятницкий И. В. Аналитическая химия. — М.: Химия, 1990. Кн. 1, 2.

В.П. Васильев Аналитическая химия – М.: Дрофа 2004 г.

Основы аналитической химии / Под ред. академика Ю. А. Золотова. — М.: Высшая школа, 2002. Кн. 1, 2.

www.ronl.ru

Исследовательская работа (реферат) по химии)

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 31 им. В.Я. Клименкова

Секция естествознания

Вклад учёных-химиков в дело победы советского народа в Великой Отечественной войне 1941-1945 годов

(исследовательская работа (реферат) по химии)

Выполнила Замковец Клаудиа Сергеевна обучающаяся 9А класса) Руководитель Черногорова Лариса Викторовна учитель химии

Липецк 2012

Оглавление

Стр.

Введение ……………………………………………………………………………. …………3 - 4
Глава 1. Основные направления деятельности учёных – химиков в годы Великой Отечественной войны ……………………………………………………………5 - 17
Глава 2. Эксперимент …………………………………………… …………………………18 - 19
Заключение ………………………………………………………. ………………………………20
Приложения ……………………………………………………… ………………………...21 - 29
Библиографический список... ……………………………………………………… …………..30

Введение

Далёкими залпами отгремела Великая Отечественная война. Очень мало осталось в живых очевидцев тех боевых сражений. Мы посчитали, что в год, который по инициативе Д.А. Медведева проходит под знаком российской истории, будет актуальным ещё раз обратиться к событиям тех грозных лет. Это была тяжелая, кровопролитная война за существование нашей Родины, ее культуры и науки. Она багровой нитью прошла по судьбам русских людей, унеся миллионы их жизней, разрушив города и сёла, оставив сиротами детей, вдовами жён и матерей. Героический советский народ уничтожил чудовищную фашистскую машину и навсегда избавил человечество от фашистской диктатуры. Война предъявила каждому жителю нашей страны предельно суровые требования - и героизм стал нормой жизни, его проявляли даже дети. Героями были не только те, кто горел в танке, таранил вражеский самолёт или, спасая товарищей, грудью закрывал пулеметную амбразуру. Не меньше героизма было и в жизни тех, кто оказывал сопротивление фашистам на временно оккупированных территориях, или тех, кто в жуткий мороз на пустырях сибирских городов восстанавливал эвакуированные заводы, вооружал, одевал, кормил наших солдат. Мы посвящаем свою работу тем, чьи имена в силу обстоятельств военного времени вынуждены были оставаться в тени, но между тем, они принимали самое активное участие в обеспечении победы над фашистской Германией, направляя свои усилия на укрепление обороноспособности страны – советским учёным. Именно на учёных легла сложная и ответственная задача обеспечить фронт и тыл самым необходимым, проведя незримую линию фронта через научные лаборатории и конструкторские бюро.

Цель данной работы: ознакомление с вкладом ученых-химиков в победу над фашизмом в Великой Отечественной войне, раскрытие патриотизма и героизма людей науки в тяжёлое для страны время.

Гипотеза: благодаря прогрессивной научной деятельности учёных – химиков в годы Великой Отечественной войны своевременно создавались необходимые для фронта вещества и материалы, что позволило одержать превосходство над противником.

Задачи:

Выяснить, что было проделано учеными-химиками для нужд фронта и тыла и обеспечения победы над фашистами.
Охарактеризовать химические вещества и материалы, используемые в годы войны советской армией и показать их роль и практическую значимость в деле победы над врагом.
Спланировать, подобрать методику и осуществить безопасный эксперимент с применением некоторых веществ, используемых в военное время.

Объект исследования: деятельность учёных-химиков в годы войны

Предмет исследования: что было сделано химиками в годы войны для того, чтобы наша страна одержала Победу над фашистскими захватчиками

Методы исследования: исторический, анализа и синтеза, сравнение, эксперимент, наблюдение, описание

Глава 1. Основные направления деятельности учёных – химиков

в годы Великой Отечественной войны

С началом Великой Отечественной войны многие теоретические направления химической науки были отодвинуты на второй план и учёные вплотную занялись проблемами армии, авиации и флота, все силы и знания отдавая делу победы над фашизмом. Война требовала скорейшего внедрения научных достижений в производство. Призывом к действию прозвучали слова академика Александра Евгеньевича Ферсмана (приложение 1) на антифашистском митинге учёных летом 1941 года: «Война потребовала грандиозного количества основных видов стратегического сырья. Потребовался целый ряд новых металлов для авиации, для бронебойной стали, потребовались магний и стронций для осветительных ракет и факелов, потребовалось больше йода и еще длинный ряд самых разнообразных веществ. И на нас лежит ответственность за обеспечение стратегическим сырьем. Необходимо помочь своими знаниями создать лучшие танки, самолеты, чтобы скорее освободить все народы от нашествия гитлеровской банды» [1, 2, 3]. Таким образом, перед учёными была поставлена серьёзная государственная задача: в короткие сроки наладить производство вооружения – танков, кораблей, подводных лодок, пушек, самолетов, взрывчатых веществ, топлива для реактивных снарядов, высококачественных бензинов, каучука, легирующих материалов для изготовления броневой стали и легких сплавов для авиационной техники, лекарственных препаратов для госпиталей. Решать эти вопросы было очень сложно, так как основные источники сырья и мощности по производству химической продукции оказались на оккупированной врагом территории. В ходе экстренной эвакуации удалось вывезти часть заводов из Киева, Минска, Одессы, Севастополя, Смоленска, Курска, Ленинграда и разместить их на территории Архангельска, Урала и Сибири. В связи с этим потребовалась перестройка всей экономики этих районов под нужды фронта. Необходимо было решить целый ряд новых технологических задач. Приведём лишь некоторые из них, которые имели наиболее первостепенное значение:

найти новые сырьевые ресурсы и наладить металлургическую отрасль промышленности на их основе;
разработать специальные сорта стали для изготовления брони пушек, танков, самолетов;
создать высокопроизводительные способы соединения разных сортов стали;
сконструировать и изготовить оборудование в массовых масштабах для соединения и сборки конструкций – пушек, танков, самолетов.

Для создания боевой техники (приложение 2) требовались стали и сплавы, обладающие особыми свойствами: прочностью, твёрдостью, пластичностью, ударной вязкостью, пуленепробиваемостью. В результате проведённых исследований учёным удалось создать такие сплавы на основе алюминия с примесями Mg, Мn, Cu, Ti. Одним из таких сплавов стал дуралюмин (94% Al, 4% Cu, 0,5% Mg, 0,5% Mn, 0,5% Fe, 0,5% Si). На его основе были созданы конструкции военных самолетов С.А.Лавочкина, С.В.Ильюшина, А.Н.Туполева. Сплавы алюминия с марганцем и магнием специально были созданы для производства «Катюш» и управляемых ракетных снарядов. Сплав, состоящий из алюминия, бериллия, магния и титана производился для изготовления ракет и скорострельных авиационных пулеметов. Сплав титана (до 88%) с другими металлами шёл на изготовление танковой брони. Уже зимой 1941 г. под руководством академика Е.О. Патона был разработан скоростной метод автоматической сварки под флюсом. Сварка стальных конструкций этим методом позволила в короткие сроки с 1942 по 1943 гг. наладить на Урале производство танков Т-34 и ИС-3. Эти танки по сравнению с немецкими имели лучшую подвижность, проходимость, большой запас хода, абсолютное превосходство в броне и вооружении. В 1943 г. Гитлер издал приказ вступать в бой с советскими танками ИС-3 на расстоянии не более 1 км, так как состав брони у этого танка был такой, что его не могли пробить фашистские снаряды.

Из ванадиевой стали изготавливали солдатские каски, шлемы, броневые плиты на пушках, бронебойные снаряды.

Хромовые стали были нужны для изготовления огнестрельных орудий, корпусов подводных лодок.

Кобальтовая сталь использовалась для изготовления магнитных мин.

Из вольфрамовых сталей и сплавов изготавливали танковую броню, оболочки торпед и снарядов.

Сплав Cu (90%) и Sn (10%) называли «пушечным металлом» и применяли непосредственно для изготовления пушек и зенитных орудий.

Сплав Cu (68%) и Zn (32%) – латунь – использовали для изготовления артиллерийских снарядов и патронов.

Всего за вторую мировую войну на производство орудий, танков, бронепоездов, артиллерийских установок, военных кораблей было израсходовано около 800 млн. т сталей [2].

В 1942-1943 годах под руководством профессора И.И. Китайгородского (приложение 1) был разработан рецепт получения бронестекла, прочность которого в 25 раз превосходила прочность обычного стекла. На его основе удалось создать прозрачную пуленепробиваемую броню для кабин самолетов. Наши летчики получили возможность более безопасного обзора пространства во время боя.

Для производства резины, которая требовалась для колёсной техники, изготовления гранат и противогазов, был необходим каучук. В военные годы академик Алексей Евграфович Фаворский (приложение 1) нашел оригинальный путь получения изопренового синтетического каучука из угля и воды.

В годы войны в огромном количестве требовались взрывчатые вещества. Для их получения необходимы были такие вещества, как азотная кислота, толуол и другие ароматические углеводороды. Производство этих соединений было в экстренном порядке налажено на заводах Урала и Сибири. Так, уже в 1941 для получения тротила академик Ю.Г. Мамедалиев (приложение 1) выполнил работу по синтезу толуола. Тротил со щелочами образует соли, которые легко взрываются при механических воздействиях, поэтому он оказался незаменим в производстве взрывчатых веществ, зарядов к разрывным снарядам, подводных мин, торпед. Во время Второй мировой войны его было произведено около 1 млн. т. [6]

Взрывчатка в большом количестве нужна была также и для горнодобывающей промышленности. Академик Петр Леонидович Капица (приложение 1) специально для этих нужд придумал устройство для получения в неограниченном количестве жидкого кислорода из воздуха. Для получения взрывчатки достаточно было пропитать им опилки или торф и поджечь. Такой взрывчаткой в 1941 г начиняли даже авиационные бомбы на аэродромах.

Большой вклад в теорию взрывов, химию и технологию производства взрывчатых веществ и пороха внесли такие учёные, как Н. Н. Семенов, Ю. Б. Харитон, Н. Д. Зелинский, С. С. Наметкин (приложение 1) и многие другие. Благодаря им были созданы взрывчатые смеси на основе нитратов в качестве окислителей, такие как аммонит (смесь нитрата аммония с горючими добавками), аммотол (смесь нитрата алюминия с тринитротолуолом) и аммонал (смесь тринитротолуола с порошкообразным алюминием). При взрыве аммонала протекает следующая химическая реакция: 3Nh5NO3 + 2AI = 3N2 + 6h3O + AI2O3 + Q. Алюминий, обладающий высокой теплотой сгорания, необходим в данном процессе для увеличения энергии взрыва.

Aлюминий вообще в годы войны был одним из самых востребованных металлов, его использовали не только для создания авиатехники и взрывчатых веществ, но даже и для «активной» защиты самолетов. Так, при отражении налетов авиации на Гамбург, операторы немецких радиолокационных станций обнаруживали на экранах индикаторов неожиданные помехи, которые делали невозможным распознавание сигналов от приближающихся самолетов. Помехи были вызваны лентами из алюминиевой фольги, сбрасываемыми самолетами союзников. При налетах на Германию было сброшено примерно 20 000 т алюминиевой фольги [3].

На Северном Урале в начале войны под руководством академика Д.В.Наливкина (приложение 1) было открыто месторождение бокситов, что позволило обеспечивать возросшие потребности в алюминии. К 1943 г. производство этого металла по сравнению с довоенным возросло в три раза.

Особая роль во время войны отводилась качеству пороха. На вооружении нашей армии использовалось два вида пороха: нитроцеллюлозный (бездымный) и черный (дымный). Основу первого составляет высокомолекулярное взрывчатое вещество нитроцеллюлоза, а второй представляет собой смесь нитрата калия (75%), угля (15%) и серы (10%). Реакция горения дымного пороха выражается уравнением: KNO3 + 3C + S = N2 + 3CO2 + K2S + Q. Два продукта реакции: N2 и CO2 - газы, а сульфид калия - твёрдое вещество, образующее после взрыва дым. Источник кислорода при сгорании пороха - нитрат калия. Если сосуд, запаянный с одного конца, закрыт подвижным телом - ядром, то оно под напором пороховых газов выбрасывается. В этом проявляется метательное действие пороха. А если стенки сосуда, в котором находится порох, недостаточно прочны, то сосуд разрывается под действием пороховых газов на мелкие осколки, которые разлетаются вокруг с огромной кинетической энергией. Это бризантное действие пороха. На основе нитроцеллюлозных порохов нашими учёными были созданы новые разновидности бездымного пороха – балиститные пороха, которые служили топливом для реактивных снарядов, используемых грозными боевыми «катюшами» и знаменитыми штурмовиками ИЛ-2. Обычный состав баллиститных порохов: 50-60% коллоксилина (нитроцеллюлоза с содержанием азота менее 12,2%) и 25-40% нитроглицерина (нитроглицериновые пороха) или диэтиленгликольдинитрата (дигликолевые пороха) либо их смеси. Также в состав этих порохов входят ароматические нитросоединения (например динитротолуол), стабилизаторы (централит), а также вазелин, камфара и другие присадки.

Для начинки гранат и разрывных пуль было создано новое взрывчатое вещество кордит, состоящее на 30% из нитроглицерина и 65% пироксилина (тринитрата целлюлозы):

В производстве патронов, артиллерийских снарядов, взрывчатых веществ, зажигательных смесей для миномётов использовались результаты исследований процессов взрыва, горения и детонации, проводимые, в частности, в Институте химической физики АН СССР под руководством Н.Н.Семёнова. Данные исследования были использованы при создании и совершенствовании кумулятивных снарядов, гранат и мин для борьбы с вражескими танками. Кумулятивные снаряды пробивали броню толщиной, равной их калибру, мины пробивали броню толщиной 200 мм (приложение 3). Эти снаряды были использованы в танковом сражении на Курской дуге. Личный вклад академика Семенова в обеспечение победы в войне всецело определялся разработанной им теорией цепных разветвленных реакций. Эта теория давала в руки химиков возможность ускорять реакции вплоть до образования взрывной лавины, замедлять их и даже останавливать на любой промежуточной стадии.

На базе научно-исследовательского института удобрений и инсектофунгицидов, директором которого был крупнейший советский химик-технолог Семен Исаакович Вольфкович, уже в первые месяце войны было организовано производство фосфорсодержащих веществ, на основе которых изготавливались зажигательные средства для противотанкового оружия. На опытном заводе института было налажено производство сплавов фосфора с серой, которые заливались в стеклянные бутылки и служили зажигательными противотанковыми «бомбами».

Помимо фосфорсодержащих смесей для заполнения зажигательных бутылок широко использовали ещё самовоспламеняющиеся жидкости «КС» и горючие смеси № 1 и № 3. Смеси №1 и №3 состояли из авиационного бензина, керосина, лигроина, для загущения которых добавляли технические масла или специальный отверждающий порошок ОП-2, разработанный в 1939 г. под руководством А.П. Ионова (приложение 1). В бутылки «КС» заливали бензин, керосин или масло и прикрепляли к ним резинкой ампулы, содержащие концентрированную серную кислоту, бертолетову соль и сахарную пудру. Как только такая бутылка при ударе разбивалась о броню, компоненты запала вступали в химическую реакцию, происходила сильная вспышка, и горючее воспламенялось. Реакции, иллюстрирующие действие запала : 3KClO3+h3SO4=2ClO2+KСlO4+K2SO4+h3O 2ClO2=Cl2+2O2 C12h32O11 + 12O2 = 12CO2 + 11h3O

Бутылки с горючей смесью, или жидкостные гранаты именовали на фронте «коварной смесью», «коктейлем Молотова» или «коктейлем смерти» (приложение 4).. При всей их дешевизне и простоте изготовления они доказали свою эффективность во многих танковых сражениях Великой Отечественной войны. Бутылка с самовоспламеняющейся жидкостью, падая на твердое тело, разбивалась, жидкость разливалась и горела ярким пламенем до 3 мин., развивая температуру до 1000°С. При этом, будучи липкой, она прилипала к броне или залепляла смотровые щели, стекла, приборы наблюдения, ослепляла дымом экипаж, выкуривая его из танка и сжигая все внутри танка. Попадая на тело, капля горящей жидкости вызывала сильные, трудно заживаемые ожоги. Горючие смеси № 1 и № 3 горели до 60 секунд с температурой до 800°С, выделяя черный дым. Они превращали наступавшие танки в груды обгорелого металла.

Бутылки хорошо сочетались с гранатами. Истребители танков практиковали такой прием: бросок противотанковой гранаты или связки гранат в ходовую часть танка, а после его остановки - бросок бутылки на корму (приложение 5). Зажигательные бутылки предназначались также для поражения ДОТов и ДЗОТов, живой силы в укрытиях и самолетов на стоянках. Бутылки быстро стали привычным средством партизан. Широко применялись они и в системе противотанковых и противопехотных заграждений. В оборонительных боях под Москвой использовали уже «огневые валы» и «поля». Огневые валы устраивали из различных горючих материалов и поджигали бутылками «КС». В минных полях зажигательные бутылки располагали в шахматном порядке в сочетании с противотанковыми минами. В середине войны распространилась практика создания «огненно - минных фугасов» - вокруг противотанковой мины по радиусу укладывалось около 20 бутылок, дававших при взрыве столб огня высотой до 8 м, поражая горящей жидкостью площадь около 300 м2. По официальным данным, за годы войны с помощью зажигательных бутылок было уничтожено в общей сложности 2500 танков, самоходок и бронемашин, 1200 ДОТов и ДЗОТов, 2500 других укрепленных сооружений, 800 автомашин и 65 военных складов [4].

Одновременно с зажигательными бутылками на полях сражений во время Великой Отечественной войны использовались и различные термитные зажигательные средства — шары, патроны, шашки. Их наиболее широко применяли партизаны, разведчики, штурмовые группы и авиация. Термит - смесь Fe3O4 c алюминиевым порошком. При поджигании этой смеси происходит бурная реакция с выделением большого количества теплоты: 8AI + 3Fe3O4 = 4AI2O3 + 9Fe + Q. Температура в зоне реакции достигает 3000°С. При такой высокой температуре плавится броня танков. Термитные снаряды и бомбы обладали большой разрушительной силой.

Часто использовался в авиационных бомбах и ручном применении термитный шар (ТШ-300). Он представлял собой шар диаметром около 60 мм, массой 300 г, с продолжительностью горения 0,5 — 1 минута. Шар ТШ-300 при горении развивал температуру до 3000 0С. Для зажигания термитной массы в шар был впрессован переходный состав и воспламенительная головка, зажигавшаяся от терки. Основная термитная масса содержала термит, азотнокислый барий, алюминиевый порошок, сплав АМ, серу и 25-процентный раствор канифоли в олифе. Термитный патрон (ТП-100) представлял собой небольшой металлический или картонный цилиндр, наполненный термитной смесью. Вес термитной массы 100 г. На нее была нанесена воспламенительная головка, зажигавшаяся от терки. Патрон ТП-100 горел 1,5 минуты. Зажигательная шашка мгновенного действия (ЗШ-1) - это спрессованная из зажигательной массы шашка прямоугольной формы (76х80х30 мм), вставлявшаяся в коробку из плотной оберточной бумаги. Воспламенялась шашка ЗШ-1 через бикфордов шнур с замедлением в 20 — 25 секунд, а через тлеющий шнур — с замедлением в 10 — 12 минут. В собранном виде ЗШ-1 имела массу 300 — 325 г. Время интенсивного горения достигало 2 — 2,5 минуты. Термитные зажигательные средства поступили на вооружение Красной Армии 14 июля 1942 года. Они использовались для создания пожаров в расположении врага, уничтожения штабов, воинских складов, железнодорожных эшелонов, выведения из строя боевой техники. Доставляли их к цели в сумках для бутылок или в карманах обмундирования. С помощью трех удачно подложенных термитных шаров или патронов можно было вывести из строя танк, орудие, автомашину или военный склад. По неполным сведениям, только в ручном применении термитными средствами за годы Великой Отечественной войны было уничтожено 11 танков, штурмовых орудий и бронетранспортеров, 60 дотов и дзотов, 165 укрепленных строений, 4 военных склада и автомашина [8].

Широко применялись в годы войны также и диверсионные зажигательные средства. Одно из них — «синий карандаш». По внешнему виду это устройство напоминало обычную конторскую принадлежность и не вызывала никаких подозрений у окружающих. Только вместо контейнера для чернил внутри находилась целлулоидная трубка, заполненная смесью гипохлорита калия и сахара, плюс стеклянная ампулка с концентрированной серной кислотой. Ампулка заканчивалась капилляром на расстоянии 11 мм от тупого конца карандаша. Здесь же находилось скрытое ударное приспособление в виде кнопки, разбивавшее ампулку от легкого нажима пальцем. Между целлулоидной трубкой и ампулкой помещалась диафрагма из обожженной глины — серная кислота просачивалась сквозь нее за 10-30 минут, после чего смесь воспламенялась. Мощное пламя не только вызывало пожар, но и бесследно уничтожало само зажигательное устройство, чтобы от него не осталось и следов. «Синие карандаши» применялись для поджога складов хлопка, обмундирования, военных материалов, амбаров, элеваторов, фабрик, заводов, пароходов и т. д.

Советский изобретатель А.Т. Качугин (приложение 1) в 1941 г. спроектировал специально для партизан диверсионное зажигательное средство, которое заменило дефицитные и дорогие магнитные мины. Изготовленная им на основе соединений фосфора мастика внешне походила на мыло и выглядела очень безобидно. Партизаны прикрепляли мастику к вагонам, а когда поезд набирал скорость, фосфор окислялся из-за трения о воздух и загорался, поджигая мастику, которая при горении развивала температуру более 1000°С. Установить, где, когда и отчего начался пожар, было невозможно.

Трудная задача в период войны стояла перед войсками противовоздушной обороны. На нашу Родину были брошены тысячи фашистских самолетов, пилоты которых уже имели опыт войны в Испании, Польше, Норвегии, Бельгии, Франции. Для защиты городов использовали все возможные средства. Так, помимо зенитных орудий, небо над городами защищали наполненные водородом шары, которые мешали пикированию немецких бомбардировщиков (приложение 6). Для заполнения шаров водородом в военном деле использовался силиконовый способ, основанный на взаимодействии кремния с раствором гидроксида натрия. Реакция идет по уравнению: Si + 2NaOH + h3O = Na2SiO3 + 2h3.

Часто для получения водорода использовали металлический литий или гидрид лития. Таблетки LiH служили летчикам портативным источником водорода. При авариях над морем под действием воды таблетки моментально разлагались, наполняя водородом спасательные средства – надувные лодки, жилеты, сигнальные шары-антенны: LiH + h3O = LiOH + h3.

В годы Великой Отечественной войны элемент литий, наравне с алюминием, приобрел особое значение. Помимо выше перечисленного, литий добавляли в трассирующие пули, которые благодаря этому оставляли при полете сине-зеленый след. Соединения лития использовались на подводных лодках для очистки воздуха. Добавка гидроксида лития в щелочные аккумуляторы увеличивает срок их службы в 2–3 раза, что было на практике использовано партизанскими отрядами.

Не менее важным в военное время был и металлический магний. Основным потребителем этого металла была военная авиация. Также он использовался как добавка к стратегическим сплавам и для создания осветительных ракет. Такие ракеты сбрасывали на парашютах во время ночных налетов бомбардировщиков для освещения цели. В состав осветительной ракеты входили порошок магния, спрессованный с особыми составами, и запал из угля, бертолетовой соли и солей кальция. При запуске осветительной ракеты высоко над землей красивым ярким пламенем горел запал; по мере снижения свет постепенно делался более ровным, ярким и белым – это загорался магний. Когда цель была освещена и хорошо видна летчики начинали прицельное бомбометание.

Магния требовалось много, поэтому его добывали даже из морской воды. Для этого морскую воду смешивали в огромных баках с известковым молоком, затем обрабатывали выпавший осадок соляной кислотой для получения хлорида магния, расплав которого подвергали электролизу:

А для ослепления пилотов вражеской авиации во время ночных налетов использовали составы, содержащие соли стронция, окрашивающие пламя в малиновый цвет, и соли кальция, придающие пламени кирпично-красную окраску.

Химики поставляли для фронта и составы для дымовых завес, предназначенные как для маскировки, так и для защиты от наводчиков. Дымовые составы представляли собой комплекс окислителей (чаще всего бертолетова соль или нитрат калия), горючие компоненты – древесная пыль (стружка), древесный уголь и непосредственно дымообразователи – хлорид аммония, нафталин. Углерод, входящий в состав дымовых смесей, придавал им серый цвет. Кроме того, использовались и другие наполнители – дымообразователи - хлориды титана, олова и кремния. Одним из первых дымообразующих веществ был белый фосфор. Дымовая завеса при использовании белого фосфора состоит из частичек оксидов (Р2О3, Р2О5) и капель фосфорной кислоты.

Широко в годы Великой Отечественной войны использовались также дымовые шашки, заполненные хлоридом аммония Nh5CI, который при возгорании зажигательной смеси начинал бурно разлагаться, образуя густой белый дым (приложение 7): Nh5CI = Nh4 + HCI. Хлорид аммония применяли также и в производстве сигнальных составов, представляющих собой мини ракеты с дымовым и цветным наполнителями.

В январе 1943г. учёными Ленинграда был разработан запал особой конструкции для дымовых шашек и налажено производство дымовых средств маскировки военных кораблей, стоявших на Неве.

Командование военно – морским флотом также не раз обращалось к учёным – химикам за помощью. В начале войны, когда от торпед и бомб, привязанных к специально обученным акулам, тонуло немало советских кораблей, возникла необходимость в надежном средстве защиты от акул. В решении этой проблемы приняли участие многие охотники на акул и ученые. Оказалось, что акулы просто не переносят сульфата меди(II). Акулы за версту обходили приманки, обработанные этим веществом, и с жадностью хватали приманки без сульфата меди. Так была решена проблема подрыва советских кораблей на минах противника.

В феврале 1942 г. сотрудники лаборатории люминесценции под руководством С. И. Вавилова организовали производство необходимых для авиационных приборов свето-составов постоянного действия и люминесцентных ламп особой конструкции для военно-морского флота. В 1943 г. в лаборатории были получены и затем исследовались фосфоры с двумя редкоземельными активаторами, дающие яркую (зеленую или красную) вспышку под действием инфракрасных лучей. Для этого класса фосфоров инфракрасный свет действует, как спусковой механизм, освобождающий энергию, запасенную в фосфоре ранее, при возбуждении. На основе тонких экранов из фосфоров были созданы приборы для обнаружения источников инфракрасного излучения БИ-6 и БИ-8 ("бинокль инфракрасный) которые успешно прошли в ноябре - декабре 1943 г. государственные испытания на военных кораблях в Батуми и были приняты на вооружение.

Большую помощь в создании выше названных приборов оказал выдающийся ученый, основоположник химии фосфорорганических соединений – Александр Ерминингельдович Арбузов (приложение 1). В марте 1943 г. по просьбе С.И.Вавилова в лаборатории А.Е.Арбузова начали изготовлять 3,6-диаминофталимид:

Именно этот препарат обладал ценными свойствами в отношении флуоресценции и адсорбции и был необходим для изготовления нового оборонного оптического прибора. Значительно позднее Арбузов узнал, что изготовленного им препарата было достаточно для снабжения оптики танковых частей нашей армии и имело значение для обнаружения врага на далеком расстоянии. В дальнейшем Арбузов выполнял и другие заказы оптического института на изготовление различных реактивов. Исследования Арбузова в годы войны были всецело посвящены нуждам обороны и медицины.

Ученые-химики создавали также новые лекарственные препараты, необходимые для лечения раненых. Так, полимер винилбутилового спирта, полученный М. Ф. Шостаковским (приложение 1), — густая вязкая жидкость — оказался хорошим средством для заживления ран, он использовался в госпиталях под названием - «бальзам Шостаковского».

Учёные Ленинграда разработали и изготовили более 60 новых лечебных препаратов, в 1944 году освоили метод переливания плазмы, создали новые растворы для консервации крови, в лаборатории аналитической химии было создано производство наркозного эфира.

Академик А. В. Паладин (приложение 1) синтезировал средства для остановки кровотечения. Под его руководством учеными Московского университета был синтезирован фермент тромбон — препарат для свертывания крови.

В годы Великой Отечественной войны многие тысячи раненых обязаны своим спасением сульфаниламидным препаратам, обладающим противомикробными, антибактериальными свойствами. Ученый, работавший в области органической химии, Исаак Яковлевич Постовский (приложение 1) в конце 1930-х гг. синтезировал большую серию сульфаниламидных препаратов, общая формула которых:

где R – радикал, обычно содержащий гетероциклы. Например:

В первые годы войны И.Я. Постовский с группой сотрудников в рекордно короткие сроки организовал производство сульфаниламидных препаратов на Свердловском химическом заводе, который оказался единственным в стране заводом, выпускавшим лекарственные средства. В это же время для лечения длительно незаживающих ран И.Я. Постовским была предложена комбинация сульфамидных препаратов с бентонитовой глиной – средство, используемое и сегодня в медицине, так называемая «паста Постовского».

Кроме сульфаниламидных препаратов для лечения раненых большую роль сыграли антибиотики. В 1942 году микробиолог Зинаида Виссарионовна Ермольева впервые в истории Советского Союза синтезировала антибиотик бензилпенициллин и организовала его промышленное производство.

Позднее советский биолог Георгий Францевич Гаузе вместе с женой – ученым-химиком Марией Георгиевной Бражниковой синтезировали оригинальный советский антибиотик – грамицидин С, наладили массовое производство и отправку этого препарата на фронт. Благодаря противомикробному действию антибиотиков во время войны и в мирное время были спасены десятки тысяч жизней при таких опасных заболеваниях, как газовая гангрена, столбняк, менингит, септические (гнойные) инфекции.

Большой вклад в обеспечение победы над немецко-фашистскими захватчиками внесли части химической защиты. Они выполняли задачи по химической и биологической разведке, дезактивации, дегазации и дезинфекции вооружения, обмундирования, других материальных средств и местности. Также военные химики осуществляли маскировку дымом боевых действий наших войск и важных тыловых объектов. За образцовое выполнение боевых заданий командования, мужество и высокое воинское мастерство тысячи воинов химических войск награждены орденами и медалями, а 28 из них присвоено звание Героя Советского Союза. Личный состав химических войск обеспечивался защитными комбинезонами с резиновыми перчатками и сапогами, противогазами. Еще в годы первой мировой войны Николай Дмитриевич Зелинский предложил использовать для адсорбции ядовитых газов активированный уголь. Изобретенный Зелинским противогаз оказался наилучшим из всех известных средств защиты. В начале Великой Отечественной войны академик Зелинский усовершенствовал противогаз. С именем Зелинского связана целая эпоха в истории отечественной химии. Обладая творческой силой мысли и будучи патриотом своей Родины, Зелинский вошел в ее историю как деятель науки, который в критические моменты исторических судеб своей страны без колебания становился на ее защиту. Зелинский в период 1941–1945 гг. – это не просто химик-исследователь, он был уже славой едва ли не самой большой в стране научной школы, исследования которой были направлены на разработку способов получения высокооктанового топлива для авиации, мономеров для синтетического каучука.

В первый год войны наша армия испытывала большие трудности с обмундированием, теплой одеждой и обувью. За два осенних месяца – октябрь и ноябрь 1941 года Научно-исследовательский институт удобрений и инсектицидов создал уникальную химическую грелку, выполненную в виде стелек сапог или валенок. Это простое и недорогое устройство начинало действовать при заливке в него 15 граммов воды, сохраняя тепло в течение 19 часов, согревая бойцов в зимнюю стужу. Выполненная в виде матраса, она использовалась для перевозки тяжелораненых бойцов. Она облегчала запуск в морозные дни танковых и автомобильных двигателей, использовалась для подогрева пищи. Также учёными был разработан обогревательный пояс – обтянутый кожей медный резервуар, который крепился на брючном ремне. В резервуар засыпали 200 г. реакционной смеси – измельчённые в порошок алюминий хлорид меди (II), взятые в стехиометрическом соотношении. Воду в количестве 100-120 мл добавляли в резервуар из баллончика, находящегося в нагрудном кармане. Подачу воды регулировало несложное тепловое реле. Пояс мог согревать в течение 8 часов. Эта химическая грелка была новой не только по форме, но и по содержанию: впервые было использовано тепло, возникающее при вытеснении одного металла другим - более электроотрицательным. В Ленинграде, в блокадную зиму 1942 года, использовали грелки, заполненные смесью хлористой меди и железных стружек. От одной заправки водой такие грелки работали 60-70 часов.

Выводы. Невозможно в одной работе перечислить всё, что было сделано учёными, и химиками в том числе, во благо Победы. Люди умственного труда находились в одном строю с солдатами. Многие из них уходили на фронт, чтобы с оружием в руках уничтожать фашистов. Но основная часть научной интеллигенции вела «тихую» войну с противником, побеждая его своим «интеллектуальным гением», используя в борьбе с ним знания, опыт, профессионализм. Знаменитый авиаконструктор С.А.Лавочкин писал: «Я не вижу моего врага — немца-конструктора, который сидит над своими чертежами ... в глубоком убежище. Но, не видя его, я воюю с ним ... Я знаю, что бы ни придумал немец, я обязан придумать лучше. Я собираю всю мою волю и фантазию, все мои знания и опыт ... чтобы в день, когда два новых самолета — наш и вражеский — столкнутся в военном небе, наш оказался победителем» [4]. Несомненно, достижения химической науки в те годы послужили одним из существенных факторов, повлиявших на исход войны. Благодаря деятельности учёных-химиков уже с первых дней войны было налажено производство необходимых для фронта и тыла веществ и материалов, создавались новые взрывчатые и горючие материалы, лекарства, совершенствовались боевые устройства, разрабатывались химические процессы горения и взрывов и многое другое, без чего победа над врагом была бы невозможна.

Глава 2. Эксперимент

Цель: иллюстрирование химических процессов, протекающих при действии некоторых веществ и материалов, используемых в годы войны в качестве зажигательных, осветительных и задымляющих средств.

Реактивы: h3SO4(конц.), KClO3, HCl(конц.), Nh5OH, сахарная пудра, магниевая лента, концентрированные растворы нитратов кальция и стронция.

Оборудование: лабораторный штатив, фарфоровая чашка, крышка от тигля, фильтровальная бумага, стакан, стекло, спички.

Техника безопасности:

При проведении опытов, сопровождающихся горением, необходимо соблюдать правила противопожарной безопасности. Проводить реакции на огнестойком покрытии вдали от легковоспламеняющихся предметов.
При работе с концентрированным раствором аммиака соблюдать осторожность, не допускать попадания на кожу и одежду, избегать вдыхание паров.

Опыт 1. Действие h3SO4 на смесь KClO3 и сахарной пудры 1 г мелкокристаллического KСlO3 осторожно перемешивают с 1 г сахарной пудры. Высыпают смесь на крышку от тигля и смачивают ее 2–3 каплями концентрированной h3SO4. Смесь вспыхивает.Вывод: опыт иллюстрирует действия запала в зажигательных бутылках.

Примечание: данный опыт мы наблюдали в виде видеофрагмента, т.к. KClO3 запрещён для хранения в школьных химических лабораториях.Опыт 2. Горение магниевой ленты На полоску фильтровальной бумаги с помощью канцелярского клея наносится слой порошка магния. Высушенная полоска закрепляется в лапке лабораторного штатива и поджигается.Вывод: опыт иллюстрирует действие осветительной ракеты.Опыт 3. Окрашивание пламени солями стронция и кальция Полоски фильтровальной бумаги смачивают в концентрированных растворах нитратов кальция и стронция. Высушенные полоски укрепляютсяв лапке штатива. При поджигании полосок они горят, окрашивая пламя в кирпично-красный (катион Са2+) и малиновый (катион Sr2+) цвет.Вывод: опыт иллюстрирует действие ослепляющих составов. Опыт 4. «Дым без огня» В химический стакан наливают несколько капель концентрированной соляной кислоты, на стекло капают несколько капель 25%-го раствора аммиака. Цилиндр накрывают стеклом. Образуется белый дым.Вывод: опыт иллюстрирует действие задымляющих средств.Общий вывод: на основе подобранных нами методик в условиях школьного кабинета химии были проделаны описанные выше опыты, на примере которых нам удалось воспроизвести в миниатюре действие некоторых боевых средств, использовавшихся в годы ВОВ. Результаты эксперимента записаны на видеокамеру.

ЗаключениеВ процессе работы по теме исследования было выяснено, что учёные химики принимали самое активное участие в обеспечении победы над фашисткой Германией, приближая её своим умом, талантом, самоотверженным трудом. Великая Отечественная война была смертельным противоборством производств, экономики и науки. Поэтому вместе с солдатами в 1945 г. победили рабочие, инженеры, медики и сугубо гражданские ученые-химики.

Учёные в годы войны не просто создавали новые металлы и сплавы, пластмассы и зажигательные смеси, топливо для ракетных установок и новые медицинские и технические препараты, но также содействовали развитию металлургической, машиностроительной и оборонной промышленности, участвовали в поиске новых видов сырья.

Уже в первые месяцы войны при их непосредственном участии была проведена перестройка работы химической отрасли на выпуск военной продукции. Благодаря их активной деятельности предприятия химической промышленности полностью удовлетворяли потребности фронта и оборонной промышленности в кислотах, щелочах и других химикатах. В короткий срок было создано производство новых видов военной продукции: химических добавок для изготовления сильных взрывчатых веществ, органического стекла и прозрачной брони для авиационной и танковой промышленности, средства регенерации воздуха для подводных лодок, средства задымления, противотанковых зажигательных смесей и другое.

Кроме того, в годы войны в восточных районах страны были построены десятки новых заводов по выпуску серной кислоты, анилиновых красителей, пластмасс, лаков и красок, шин. Увеличены мощности действующих предприятий и организованы новые производства на площадях других отраслей промышленности. Выпуск химической продукции к концу войны приблизился к довоенному уровню, а в 1945 г. он достиг 92% от уровня 1940 г. (приложение 8).

Всё это позволило не только повысить обороноспособность страны в трудный для неё период, но и обеспечить превосходство советских вооружённых сил над немецкими захватчиками. Советские химики доказали всему миру, что их «научный гений» самый прогрессивный. Перед ним не устояла даже такая мощь, как фашизм.

Тысячи работников химической промышленности – рабочих, инженеров, учёных за самоотверженный труд в годы войны награждены орденами и медалями, многие удостоены званий Героя Социалистического труда, лауреата Государственной премии СССР.

Результаты работы по теме исследования полностью доказали справедливость выдвинутой в ней гипотезы: работа учёных химиков не только помогла победе, но и заложила основу мирного существования в послевоенный период.

Секция естествознания

Вклад учёных-химиков в дело победы советского народа в Великой Отечественной войне 1941-1945 годов

(исследовательская работа (реферат) по химии)

Липецк 2012

Оглавление

Стр.

Введение ……………………………………………………………………………. …………3 - 4
Глава 1. Основные направления деятельности учёных – химиков в годы Великой Отечественной войны ……………………………………………………………5 - 17
Глава 2. Эксперимент …………………………………………… …………………………18 - 19
Заключение ………………………………………………………. ………………………………20
Приложения ……………………………………………………… ………………………...21 - 29
Библиографический список... ……………………………………………………… …………..30

Введение

Задачи:

Выяснить, что было проделано учеными-химиками для нужд фронта и тыла и обеспечения победы над фашистами.
Охарактеризовать химические вещества и материалы, используемые в годы войны советской армией и показать их роль и практическую значимость в деле победы над врагом.
Спланировать, подобрать методику и осуществить безопасный эксперимент с применением некоторых веществ, используемых в военное время.

Объект исследования: деятельность учёных-химиков в годы войны

Методы исследования: исторический, анализа и синтеза, сравнение, эксперимент, наблюдение, описание

Глава 1. Основные направления деятельности учёных – химиков

в годы Великой Отечественной войны

найти новые сырьевые ресурсы и наладить металлургическую отрасль промышленности на их основе;
разработать специальные сорта стали для изготовления брони пушек, танков, самолетов;
создать высокопроизводительные способы соединения разных сортов стали;
сконструировать и изготовить оборудование в массовых масштабах для соединения и сборки конструкций – пушек, танков, самолетов.

Из ванадиевой стали изготавливали солдатские каски, шлемы, броневые плиты на пушках, бронебойные снаряды.

Хромовые стали были нужны для изготовления огнестрельных орудий, корпусов подводных лодок.

Кобальтовая сталь использовалась для изготовления магнитных мин.

Из вольфрамовых сталей и сплавов изготавливали танковую броню, оболочки торпед и снарядов.

Сплав Cu (68%) и Zn (32%) – латунь – использовали для изготовления артиллерийских снарядов и патронов.

где R – радикал, обычно содержащий гетероциклы. Например:

Глава 2. Эксперимент

Техника безопасности:

При проведении опытов, сопровождающихся горением, необходимо соблюдать правила противопожарной безопасности. Проводить реакции на огнестойком покрытии вдали от легковоспламеняющихся предметов.
При работе с концентрированным раствором аммиака соблюдать осторожность, не допускать попадания на кожу и одежду, избегать вдыхание паров.

Смотрите также

..:::Новинки:::..

Windows Commander 5.11 Свежая версия.

Новая версия
IrfanView 3.75 (рус)

Обновление текстового редактора TextEd, уже 1.75a

System mechanic 3.7f
Новая версия

Обновление плагинов для WC, смотрим :-)

Весь Winamp
Посетите новый сайт.

WinRaR 3.00
Релиз уже здесь

PowerDesk 4.0 free
Просто - напросто сильный upgrade проводника.

..:::Счетчики:::..