Mida keemiateadus uurib? Üldkeemia Keemiateaduse arengu ajaloolised etapid

Teema: Keemia on loodusteadus. Keemia ümbritsevas maailmas.

Sihtmärk: huvitada õpilasi nende jaoks uue aine - keemia vastu;

paljastada keemia roll inimese elus; lapsi harida

vastutustundlik suhtumine loodusesse.

Ülesanded: 1. pidada sõna keemia tähendust üheks loomulikuks

2. määrata keemia tähendus ja seos teistega

3. saada teada, millist mõju avaldab keemia inimesele ja

Varustus ja materjalid:"Keemia Guinnessi rekordite raamatus";

Keemiaturg: selleteemalised artiklid; teadlaste avaldused selle kohta

keemia; mineraalvesi; leib, jood; šampoon, tabletid, hambaravi

pasta, lakk jne.

Terminid ja mõisted: keemia; ained: lihtsad ja keerulised; keemiline

element; aatom, molekul.

Tunni tüüp: uue materjali õppimine.

Tundide ajal

I. Organisatsiooniline etapp.

Kell helises

Õppetund on alanud. Tulime siia õppima

Ära ole laisk, vaid tee tööd.

Töötame usinasti

Kuulame tähelepanelikult.

Tere kutid

II. Õppetegevuse aktualiseerimine ja motiveerimine. Täna hakkate õppima uut ainet – keemiat.

Mõne keemia mõistega olete juba loodusloo tundides tuttavaks saanud. . Too näiteid

(Keha, aine, keemiline element, molekul, aatom).Milliseid aineid te kodus kasutate?? (vesi, suhkur, sool, äädikas, sooda, alkohol jne) Millega seostub sõna keemia??(Toit, riided, vesi, kosmeetika, kodu). Me ei kujuta oma elu ette ilma selliste toodeteta: hambapasta, šampoon, puudrid, hügieenitooted, mis hoiavad meie keha ja riided puhtad ja korras Meid ümbritsevad esemed koosnevad ainetest: lihtsatest või komplekssetest ainetest ja need omakorda ühest või mitmest keemilised elemendid. Meie keha hõlmab ka peaaegu kogu perioodilisustabelit, näiteks: veri sisaldab keemilist elementi Ferum (raud), mis hapnikuga kombineerituna moodustab hemoglobiini osa, moodustades punaseid vereliblesid - erütrotsüüte; magu sisaldab vesinikkloriidhapet, mis aitab kaasa toidu kiiremale lagunemisele, meie keha koosneb 70% ulatuses veest, ilma milleta pole inimese elu võimalik.. Selle ja teiste ainetega saame tuttavaks kogu keemia kursuse jooksul.

Muidugi, keemias, nagu igas teaduses, tuleb lisaks meelelahutusele ka keerulisi asju. Raske ja huvitav on aga see, et mõtlevale inimesele on vaja seda, et meie mõistus ei oleks jõude ja laiskuses, vaid töötaks ja töötaks pidevalt. Seetõttu on esimese tunni teemaks sissejuhatus keemiasse kui ühte loodusteadustesse.

Kirjutame vihikusse:

Klassitöö.

Teema: Keemia – loodusteadus. Keemia ümbritsevas maailmas.

III. Uue materjali õppimine.

Epigraaf:

Oh teie õnnelikud teadused!

Siruta käed usinalt välja

Ja vaadake kõige kaugematesse kohtadesse.

Ületage maa ja kuristik,

Ja stepid ja sügav mets,

Ja taeva kõrgus.

Avastage kogu aeg kõikjal,

Mis on suurepärane ja ilus

Mida maailm pole kunagi näinud...

Maa sisikonda sa, keemia,

Läbistatud pilgu teravusest,

Ja mida Venemaa selles sisaldab,

Tragid avavad aarded...

M.V. Lomonosov "Tänu ood"

Füüsiline minut

Käed tõmmatud taeva poole (tõmbamine üles)

Selg on venitatud (külgedele laiali)

Meil kõigil oli aega puhata (kätt suruda)

Ja nad istusid jälle laua taha.

Sõna "keemia" pärineb Vana-Egiptuse sõnast "himi" või "huma", kui must muld, see tähendab must nagu maa, mis käsitleb erinevaid mineraale.

Igapäevaelus kohtate sageli keemilisi reaktsioone. Näiteks:

Kogemus: 1. Tilgutage leivale ja kartulile tilk joodi – sinine värv, mis on kvalitatiivne reaktsioon tärklisele. Saate end teistel objektidel tärklisesisalduse osas kontrollida.

2. Avage mulliveepudel. Toimub süsi- või karbonaathappe lagunemisreaktsioon süsihappegaasiks ja veeks.

H2CO3 CO2 +H2O

3. Äädikhape + sooda süsinikdioksiid + naatriumatsetaat. Vanaemad ja emad küpsetavad sulle pirukaid. Selleks, et tainas oleks pehme ja kohev, lisatakse sellele äädikaga kustutatud soodat.

Kõik need nähtused on seletatavad keemiaga.

Mõned keemiaga seotud huvitavad faktid:

Miks hakati mimoosi nii kutsuma?

Mimosa pudica taim on tuntud selle poolest, et tema lehed tõmbuvad kokku, kui keegi seda puudutab, ja mõne aja pärast sirguvad uuesti. See mehhanism on tingitud asjaolust, et taimevarre teatud alad vabastavad välise ärrituse korral kemikaale, sealhulgas kaaliumiioone. Need mõjutavad leherakke, millest algab vee väljavool. Seetõttu langeb siserõhk rakkudes ning selle tulemusena kõverduvad leheroots ja kroonlehed lehtedel kokku ning see mõju võib edasi kanduda mööda ketti ja teisi lehti.

Hambapasta kasutamine: eemaldab tassilt teeplekid, kuna sisaldab soodat, mis seda puhastab.

Keiser Napoleoni surma uurimine .

Vangi võetud Napoleon saabus saatja saatel 1815. aastal kadestamisväärse tervise juures Püha Helena saarele, kuid suri 1821. aastal. Tal diagnoositi maovähk. Lahkunu juuksesalgud lõigati ja jagati keisri ustavatele poolehoidjatele. Nii et nad on jõudnud meie aega. 1961. aastal avaldati uurimused Napoleoni juuste kohta arseenisisalduse kohta. Selgus, et juustes oli suurenenud arseeni ja antimoni sisaldus, mis järk-järgult toidu sisse segati, mis põhjustas järk-järgult mürgistuse. Nii aitas keemia poolteist sajandit pärast surma lahendada mõningaid kuritegusid.

Töö õpikuga lk. 5 leida ja kirja panna keemia mõiste definitsioon.

Keemia on teadus ainetest ja nende muundumisest. Teadusena on see täpne ja eksperimentaalne, kuna sellega kaasnevad katsed ehk eksperiment, tehakse vajalikud arvutused ja pärast tehakse ainult järeldused.

Keemikud uurivad ainete mitmekesisust ja nende omadusi; ainetega esinevad nähtused; ainete koostis; struktuur; omadused; ümberkujundamise tingimused; kasutusvõimalusi.

Ainete levik looduses. Vaatleme joonist 1. Millise järelduse saab sellest teha.(Ained ei eksisteeri mitte ainult Maal, vaid ka väljaspool seda.) Kuid kõik ained koosnevad keemilistest elementidest. Lisatud on teatav teave keemiliste elementide ja ainete kohta Guinnessi rekordite raamatus: näiteks

Levinuim element: litosfääris on hapnik (47%), atmosfääris on lämmastik (78%), väljaspool Maad on vesinik (90%), kalleim on Kalifornia.

Kõige plastilisem metall on Kuld, alates 1g-st saab tõmmata 2,4 km (2400 m) pikkuse traadi, kõige kõvem on kroom, kõige soojem ja elektrit juhtiv hõbe. Kõige kallim aine on interferoon: miljondik mikrogrammi puhast ravimit maksab 10 dollarit.

Keemia on tihedalt seotud teiste loodusteadustega. Milliseid loodusteadusi oskate nimetada?

Mõelge diagrammile 1 p. 6

Ökoloogia Põllumajandus Agrokeemia

Füüsikaline keemia

Füüsika Keemia Bioloogia Biokeemia Meditsiin

Matemaatika Geograafia Astronoomia Kosmokeemia

Farmatseutiline keemia

Kuid lisaks sellele saate klassifitseerida ka keemiat ennast:

Keemia klassifikatsioon

Anorgaaniline orgaaniline analüütiline

üldine keemia

Seda kõike õpite kogu kooli keemiakursuse jooksul.

Inimene peab eksisteerima kooskõlas loodusega, kuid samas ta ise hävitab seda. Igaüks teist saab loodust nii kaitsta kui ka reostada. Paberit, polüetüleeni, plast tuleks visata ainult spetsiaalsetesse prügikastidesse, mitte puistata sinna, kus viibite, kuna need ei lagune. Plasti ja polüetüleeni põlemisel eralduvad väga mürgised ained, mis mõjutavad inimest. Sügisel, kui lehed põlevad, tekivad ka mürgised ained, kuigi neid saab mädanemisprotsessi jaoks säilitada ja seejärel kasutada bioloogilise väetisena. Kodukeemia kasutamine põhjustab vee saastumist. Seetõttu sõltub looduse säilimine tulevastele põlvedele meist igaühe hoolikast suhtumisest sellesse, kultuuri ja keemiateadmiste tasemest.

IV. Teadmiste üldistamine ja süstematiseerimine.

1. Jätkake definitsiooniga:

Keemia on ……………………………………………………………………….

2. Valige õiged väited:

A. Keemia – humanitaarteadused

b. Keemia on loodusteadus.

V. Keemiateadmised on vajalikud ainult bioloogidele.

d) Kemikaale leidub ainult Maal.

d) Inimene vajab eluks ja hingamiseks süsihappegaasi.

e. Ilma hapnikuta pole elu planeedil võimalik.

3. Antud teaduste hulgast, mis on omavahel keemiaga seotud, vali definitsioonidega seotud.

Biokeemia, ökoloogia, füüsikaline keemia, geoloogia, agrokeemia

1. Inimkehas toimuvaid keemilisi protsesse uurib teadus – Biokeemia.

2. Keskkonnakaitse teadust nimetatakse ökoloogiaks

3. Mineraalide otsing – Geoloogia

4. Füüsikalise keemia teaduse poolt uuritud osade ainete muutumisega teisteks kaasneb soojuse neeldumine või eraldumine

5. Agrokeemia teadus uurib väetiste mõju mullale ja taimedele.

4. Millist mõju avaldab keemia loodusele?

V. Õppetunni kokkuvõtte tegemine.

Esitatud materjalist järeldub, et keemia on teadus ainetest ja nende muundumisest. Kaasaegses maailmas ei kujuta inimesed oma elu ilma kemikaalideta ette. Praktiliselt pole tööstust, kus keemiaalaseid teadmisi poleks vaja. Keemia ja kemikaalide mõju inimestele ja keskkonnale on nii positiivne kui ka negatiivne. Igaüks meist saab säilitada killukese loodust sellisena, nagu see on. Kaitse keskkonda.

VI. Kodutöö.

2. Vasta küsimustele lk. 10 . 1-suuliselt, 2-4 kirjalikult.

3. Koostada ettekanded teemal: “Keemia kui teaduse arengulugu”

Keemia on loodusteadus. Keemia ümbritsevas maailmas. Lühiteave keemia ajaloost

Keemia kuulub loodusteaduste hulka. Keemia on teadus ainetest, nende omadustest ja teisendustest. Keemia aineks on keemilised elemendid ja nende ühendid, samuti keemiliste reaktsioonide toimumise mustrid. Kaasaegne keemia on nii objektide kui ka nende uurimismeetodite poolest väga mitmekesine, seetõttu on paljud selle osad iseseisvad teadused. Tänapäeval on keemia põhiharud anorgaaniline keemia, orgaaniline keemia ja füüsikaline keemia. Samal ajal tekkisid keemia olulised lõigud teiste teaduste piiril. Seega andis keemia ja füüsika koosmõju lisaks füüsikalisele keemiale ka keemilise füüsika. Üks keemia arenenud valdkondi on biokeemia – teadus, mis uurib elu keemilisi aluseid. Peaaegu iga teaduslik uuring nõuab füüsikaliste meetodite kasutamist aine struktuuri määramiseks ja matemaatilisi meetodeid tulemuste analüüsimiseks.

Keemia mängib teaduse ja tehnika arengus olulist rolli. See on leidnud rakendust kõigis teaduse, tehnoloogia ja tootmise valdkondades. Keemia tagab mineraalide töötlemise väärtuslikeks toodeteks. Keemia mõjutab oluliselt põllumajanduse tootlikkust. Keemia roll plastide, värvide, ehitusmaterjalide, sünteetiliste kangaste, sünteetiliste pesuvahendite, parfüümide ja parfüümide ning ravimite tootmisel ei ole vähem oluline. Keemia õppimine aitab inimesel mitte ainult suurendada üldist eruditsiooni, vaid mõista ka ennast ja ümbritsevat maailma.

Mõiste "keemia" ilmus esmakordselt egiptlase kreeklase Zosimuse traktaadis aastal 400 pKr, kus Zosimus ütleb, et "keemiat" õpetasid inimestele deemonid, kes laskusid taevast maa peale. Nimetus "keemia" tuleneb sõnast "Hemi" või "Humana", mida vanad egiptlased nimetasid oma riigiks, samuti Niiluse mustmullast.

Esimesed keemikuteadlased olid Egiptuse preestrid. Kolmandal sajandil eKr oli juba kogutud ja kirjeldatud märkimisväärset katsematerjali. Kuulus Aleksandria raamatukogu sisaldas umbes seitsesada käsitsi kirjutatud raamatut, mis sisaldasid palju keemiateoseid. Kreeka filosoof Demokritos, kes elas viiendal sajandil eKr, väitis esmakordselt, et kõik kehad koosnevad väikestest, nähtamatutest, jagamatutest tahke aine osakestest, mis liiguvad. Ta nimetas neid osakesi "aatomiteks". Alates kolmandast sajandist pKr keemia ajaloos algas alkeemia periood, mille eesmärgiks oli otsida viise, kuidas filosoofikivi abil mitteväärismetallid väärismetallideks (hõbe ja kuld) muuta. Venemaal ei olnud alkeemia laialt levinud, kuigi alkeemikute traktaadid olid tuntud. Kuuenda sajandi alguses hakkasid alkeemikud rakendama oma teadmisi tootmise ja ravi vajadustes. Seitsmeteistkümnendal ja kaheksateistkümnendal sajandil hakati keemiauuringutes kasutama eksperimentaalseid meetodeid.

Esimene teadusliku keemia teooria oli flogistoni (kaalutu aine, mis vabaneb ainest ainete põlemisel) teooria, mille pakkus välja G. Stahl XVIII sajandil. See teooria osutus valeks, kuigi see eksisteeris peaaegu sajandi. Prantsuse keemik A. Lavoisier ja vene keemik M. V. Lomonosov kasutasid keemiliste reaktsioonide uurimisel täpseid mõõtmisi, lükkasid ümber flogistoni teooria ja sõnastasid massi jäävuse seaduse. Aastatel 1789–1860 jätkus kvantitatiivsete keemiliste seaduste (aatomi-molekulaarteaduse) periood. Kahekümnendal sajandil alanud keemiateaduse kaasaegne arenguetapp kestab tänaseni. Kõik edusammud praktilises keemias põhinevad tänapäeval fundamentaalteaduse saavutustel.

Kogu meid ümbritsev mitmekesine maailm on asja, mis avaldub kahel kujul: ained ja väljad. Aine koosneb osakestest, millel on oma mass. Väli– mateeria eksisteerimise vorm, mida iseloomustab energia.

Aine omadus on liikumine. Aine liikumise vorme uurivad erinevad loodusteadused: füüsika, keemia, bioloogia jne.

Ei tohiks eeldada, et ühelt poolt teaduste ja teiselt poolt aine liikumisvormide vahel on ainulaadne range vastavus. Tuleb meeles pidada, et üldiselt ei eksisteeri mateeria liikumisvormi, mis eksisteeriks puhtal kujul, teistest vormidest eraldi. Kõik see rõhutab teaduste klassifitseerimise raskust.

X nimi võib defineerida kui teadust, mis uurib aine keemilist liikumisvormi, mille all mõistetakse ainete kvalitatiivset muutust: Keemia uurib ainete struktuuri, omadusi ja muundumisi.

TO keemilised nähtused viitavad sellistele nähtustele, mille käigus ühed ained muudetakse teisteks. Keemilisi nähtusi nimetatakse ka keemilisteks reaktsioonideks. Füüsikaliste nähtustega ei kaasne mõnede ainete muutumist teisteks.

Iga teaduse keskmes on teatud kogum esialgseid tõekspidamisi, fundamentaalseid filosoofilisi hoiakuid ja vastuseid reaalsuse ja inimteadmiste olemuse küsimusele. Seda kindla teadlaskonna liikmete jagatud uskumuste ja väärtuste kogumit nimetatakse paradigmadeks.

Kaasaegse keemia peamised paradigmad:

1. Aine aatomi- ja molekulaarstruktuur

2. Aine jäävuse seadus

3. Keemilise sideme elektrooniline olemus

4. Aine struktuuri ja selle keemiliste omaduste ühemõtteline seos (perioodiseadus)

Keemia, füüsika, bioloogia võivad vaid esmapilgul tunduda üksteisest kaugel olevate teadustena. Kuigi füüsiku, keemiku ja bioloogi laborid on väga erinevad, tegelevad kõik need teadlased loodusobjektidega. See eristab loodusteadusi matemaatikast, ajaloost, majandusest ja paljudest teistest teadustest, mis uurivad seda, mis on loodud mitte looduse, vaid eelkõige inimese enda poolt.

Ökoloogia on loodusteadustega tihedalt seotud. Me ei tohiks arvata, et ökoloogia on "hea" keemia, erinevalt klassikalisest "halvast" keemiast, mis saastab keskkonda. Ei ole olemas “halba” keemiat ega “halba” tuumafüüsikat – on olemas teaduse ja tehnika areng või selle puudumine ühelgi tegevusalal. Ökoloogi ülesanne on kasutada loodusteaduste uusi saavutusi, et minimeerida ohtu elusolendite elupaika maksimaalselt kasulikult häirida. Riski-kasu suhe on ökoloogide uurimisobjekt.

Loodusteaduste vahel pole rangeid piire. Näiteks uut tüüpi aatomite omaduste avastamist ja uurimist peeti kunagi keemikute ülesandeks. Siiski selgus, et praegu teadaolevatest aatomitüüpidest avastasid osa keemikud, osa füüsikud. See on vaid üks näide paljudest "avatud piiridest" füüsika ja keemia vahel.

Elu on keeruline keemiliste muutuste ahel. Kõik elusorganismid neelavad keskkonnast osa aineid ja vabastavad teised. See tähendab, et tõsine bioloog (botaanik, zooloog, arst) ei saa hakkama ilma keemiaalaste teadmisteta.

Hiljem näeme, et füüsikaliste ja keemiliste transformatsioonide vahel pole absoluutselt täpset piiri. Loodus on üks, seega peame alati meeles pidama, et meid ümbritseva maailma struktuurist on võimatu aru saada, kui süveneda ainult ühte inimteadmiste valdkonda.

Distsipliini "Keemia" seob teiste loodusteaduslike erialadega interdistsiplinaarsed seosed: varasemad - matemaatika, füüsika, bioloogia, geoloogia ja teiste erialadega.

Kaasaegne keemia on paljude teaduste hargnenud süsteem: anorgaaniline, orgaaniline, füüsikaline, analüütiline keemia, elektrokeemia, biokeemia, mida õpilased omandavad järgmistel kursustel.

Keemiakursuse tundmine on vajalik teiste üldteaduslike ja eridistsipliinide edukaks õppimiseks.

Joonis 1.2.1 – Keemia koht loodusteaduste süsteemis

Uurimismeetodite, eelkõige eksperimentaaltehnikate täiustamine on viinud teaduse jagunemiseni üha kitsamateks valdkondadeks. Sellest tulenevalt kvantiteet ja “kvaliteet”, s.o. info usaldusväärsus on suurenenud. Uusi probleeme tekitas aga see, et ühel inimesel ei olnud täielikke teadmisi isegi seotud teadusvaldkondade kohta. Nii nagu sõjalises strateegias on kaitse ja pealetungi nõrgimad kohad rinnete ristumiskohas, jäävad ka teaduses kõige vähem arenenud valdkonnad need, mida ei saa üheselt liigitada. Muude põhjuste hulgas võib välja tuua raskusi vastava kvalifikatsioonitaseme (akadeemilise kraadi) saamisel "teaduste ristmiku" valdkondades töötavate teadlaste jaoks. Kuid seal tehakse ka meie aja peamised avastused.

Keemia kui teadus

Keemia- teadus, mis uurib ainete struktuuri ja nende muundumisi, millega kaasnevad muutused koostises ja (või) struktuuris. Kaasaegne keemia seisab silmitsi kolme peamise väljakutsega:

• esiteks on keemia arengu põhisuunaks aine struktuuri uurimine, molekulide ja materjalide struktuuri ja omaduste teooria arendamine. Oluline on luua seos ainete struktuuri ja erinevate omaduste vahel ning selle põhjal konstrueerida teooriad aine reaktsioonivõime, keemiliste reaktsioonide ja katalüütiliste nähtuste kineetika ja mehhanismi kohta. Keemiliste transformatsioonide teostamise ühes või teises suunas määravad molekulide, ioonide, radikaalide ja muude lühiajaliste moodustiste koostis ja struktuur. Selle teadmine võimaldab leida võimalusi saada uusi tooteid, millel on olemasolevatest kvalitatiivselt või kvantitatiivselt erinevad omadused.
• teiseks konkreetsete omadustega uute ainete sihipärase sünteesi rakendamine. Siin on oluline ka uute reaktsioonide ja katalüsaatorite leidmine juba tuntud ja tööstuslikult oluliste ühendite efektiivsemaks sünteesiks.
• kolmandaks - analüüs. See traditsiooniline keemiaülesanne on omandanud erilise tähenduse. Seda seostatakse nii uuritavate keemiliste objektide ja omaduste arvu suurenemisega kui ka vajadusega määrata ja vähendada inimese mõju loodusele.

Ainete keemilised omadused määravad peamiselt ainet moodustavate aatomite ja molekulide väliste elektrooniliste kestade olek; tuumade ja siseelektronide olekud keemilistes protsessides peaaegu ei muutu. Keemilise uurimistöö objektiks on keemilised elemendid ja nende kombinatsioonid, s.o. aatomid, lihtsad (üheelemendilised) ja komplekssed (molekulid, ioonid, radikaalioonid, karbid, vabad radikaalid) keemilised ühendid, nende ühendused (assotsiaadid, klastrid, solvaadid, klatraadid jne), materjalid jne.

Kaasaegne keemia on jõudnud sellisele arengutasemele, et on mitmeid selle erisektsioone, mis on iseseisvad teadused. Sõltuvalt uuritava aine aatomilisusest ja aatomitevaheliste keemiliste sidemete tüüpidest eristatakse anorgaanilist, orgaanilist ja organoelementide keemiat. Anorgaanilise keemia objektiks on kõik keemilised elemendid ja nende ühendid ning muud nendel põhinevad ained. Orgaaniline keemia uurib paljude ühendite klassi omadusi, mis on moodustunud süsiniku keemiliste sidemete kaudu süsiniku ja teiste organogeensete elementidega: vesinik, lämmastik, hapnik, väävel, kloor, broom ja jood. Organoelementide keemia on anorgaanilise ja orgaanilise keemia ristumiskohas. See "kolmas" keemia viitab ühenditele, mis hõlmavad süsiniku keemilisi sidemeid perioodilisuse tabeli teiste elementidega, mis ei ole organogeenid. Molekulaarne struktuur, aatomite agregatsiooni (ühinemise) aste molekulides ja suured molekulid - makromolekulid, tutvustavad nende iseloomulikke jooni aine liikumise keemilises vormis. Seetõttu on olemas kõrgmolekulaarsete ühendite keemia, kristallkeemia, geokeemia, biokeemia ja muud teadused. Nad uurivad suuri aatomite assotsiatsioone ja erineva iseloomuga hiiglaslikke polümeermoodustisi. Kõikjal on keemia keskne küsimus keemiliste omaduste küsimus. Õppeaineks on ka ainete füüsikalised, füüsikalis-keemilised ja biokeemilised omadused. Seetõttu ei arendata intensiivselt mitte ainult meie enda meetodeid, vaid ainete uurimisega tegelevad ka teised teadused. Seega on keemia olulisteks komponentideks füüsikaline keemia ja keemiline füüsika, mis uurivad keemilisi objekte, protsesse ja nendega kaasnevaid nähtusi füüsika arvutusaparaadi ja füüsikaliste katsemeetodite abil. Tänapäeval ühendavad need teadused mitmeid teisi: kvantkeemia, keemiline termodünaamika (termokeemia), keemiline kineetika, elektrokeemia, fotokeemia, suure energiaga keemia, arvutikeemia jne. Ainult keemiasuuna fundamentaalteaduste loetelu räägib juba aine keemilise liikumise vormi ilmingute erakordne mitmekesisus ja selle mõju meie igapäevaelule. Praktilise inimtegevuse spetsiifiliste probleemide lahendamiseks on rakenduskeemia arendusvaldkondi palju. Keemiateadus on jõudnud sellisele arengutasemele, et on hakanud looma uusi tööstusharusid ja tehnoloogiaid.

Keemia kui teadmiste süsteem

Keemia kui teadmiste süsteem ainete ja nende muundumiste kohta sisaldub faktide kogus - usaldusväärselt kindlaks tehtud ja kontrollitud teabes keemiliste elementide ja ühendite, nende reaktsioonide ja käitumise kohta looduslikus ja tehiskeskkonnas. Faktide usaldusväärsuse kriteeriumid ja nende süstematiseerimise meetodid arenevad pidevalt. Suured üldistused, mis seovad usaldusväärselt suuri faktide kogumeid, muutuvad teaduslikeks seadusteks, mille sõnastamine avab keemias uusi etappe (näiteks massi- ja energiajäävuse seadused, Daltoni seadused, Mendelejevi perioodiline seadus). Teooriad, kasutades konkreetseid mõisteid, selgitavad ja ennustavad konkreetse ainevaldkonna fakte. Tegelikult saavad eksperimentaalsed teadmised faktiks alles siis, kui need saavad teoreetilise tõlgenduse. Seega aitas esimene keemiateooria - flogistoni teooria, kuigi see oli vale, kuid aitas kaasa keemia arengule, sest ühendas faktid süsteemi ja võimaldas sõnastada uusi küsimusi. Struktuuriteooria (Butlerov, Kekule) organiseeris ja selgitas orgaanilise keemia tohutut materjali ning viis keemilise sünteesi ja orgaaniliste ühendite struktuuri uurimise kiire arenguni.

Keemia kui teadmine on väga dünaamiline süsteem. Teadmiste evolutsioonilist kogunemist katkestavad revolutsioonid – faktide, teooriate ja meetodite süsteemi sügav ümberstruktureerimine koos uue mõistekogumi või isegi uue mõtlemisstiili esilekerkimisega. Seega põhjustasid revolutsiooni Lavoisier’ teosed (materialistlik oksüdatsiooniteooria, suuruste juurutamine, katsemeetodid, keemilise nomenklatuuri arendamine), Mendelejevi perioodilise seaduse avastamine ja uute analüüsimeetodite (mikroanalüüs, kromatograafia) 20. sajandi alguses. Revolutsiooniks võib pidada ka uute valdkondade tekkimist, mis kujundavad keemia ainest uut nägemust ja mõjutavad kõiki selle valdkondi (näiteks füüsikalise keemia tekkimist keemilise termodünaamika ja keemilise kineetika alusel).

Keemia kui akadeemiline distsipliin

Keemia on üldteoreetiline distsipliin. Selle eesmärk on anda õpilastele kaasaegne teaduslik arusaam mateeriast kui ühest liikuva aine liigist ning teatud ainete teisteks muutmise viisidest, mehhanismidest ja meetoditest. Põhiliste keemiaseaduste tundmine, keemiaarvutustehnika valdamine, keemia pakutavate võimaluste mõistmine teiste oma individuaalsetes ja kitsastes valdkondades töötavate spetsialistide abiga kiirendab oluliselt soovitud tulemuse saavutamist erinevates inseneri- ja teadustegevuse valdkondades. Keemia tutvustab tulevasele spetsialistile aine spetsiifilisi ilminguid, võimaldab laborikatse abil ainet “tunnetada”, õppida tundma selle uusi tüüpe ja omadusi. Keemia kui mittekeemiaerialade üliõpilaste distsipliini omapära seisneb selles, et väikesel kursusel on vaja infot pea kõikidest keemiaharudest, mis on kujunenud iseseisvate teadustena ja mida keemikud ja keemiatehnoloogid õpivad erialal. distsipliinid. Lisaks toob erinevate erialade huvide mitmekesisus sageli kaasa keemia erialakursuste loomise. Selle orientatsiooni kõigi positiivsete külgede juures on ka tõsine puudus - spetsialisti maailmavaade kitseneb, tema orienteerumisvabadus aine omadustes ning selle tootmis- ja kasutusviisides väheneb. Seetõttu peaks keemiakursus tulevastele spetsialistidele, kes ei tegele keemia ja keemiatehnoloogia valdkonnaga, olema piisavalt lai ja vajalikul määral põhjalik, et anda terviklik ettekujutus keemia kui teaduse kui tööstusharu võimalustest. ning teaduse ja tehnoloogia arengu aluseks. Üldkeemia loob teoreetilise aluse keemiliste nähtuste mitmekesise ja keeruka pildi mõistmiseks. Elementide keemia toob keemiliste elementide moodustatud ainete konkreetsesse maailma. Kaasaegne insener, kellel pole spetsiaalset keemiaalast ettevalmistust, peab mõistma erinevat tüüpi materjalide, koostiste ja ühendite omadusi. Tihti tuleb tal ühel või teisel määral tegemist teha kütuste, õlide, määrdeainete, pesuainete, sideainete, keraamiliste, struktuursete, elektriliste materjalide, kiudude, kangaste, bioloogiliste objektide, mineraalväetiste ja palju muuga. Teised kursused ei pruugi alati anda sellest esmast arusaamist. See tühimik tuleb täita. See osa kuulub keemia kõige dünaamilisemalt muutuvasse osasse ja loomulikult vananeb üsna kiiresti. Seetõttu on õigeaegne ja hoolikas materjali valik siin distsipliini korrapäraseks ajakohastamiseks äärmiselt vajalik. Kõik see viib selleni, et mittekeemia erialade üliõpilastele on soovitatav keemiakursusesse sisse viia eraldi rakenduskeemia osa.

Keemia kui sotsiaalne süsteem

Keemia kui sotsiaalne süsteem moodustab suurima osa kogu teadlaste kogukonnast. Keemiku kui teadlase tüübi kujunemist mõjutasid tema teaduse objekti omadused ja tegevusmeetod (keemiline eksperiment). Objekti matemaatilise formaliseerimise raskused (võrreldes füüsikaga) ja samas sensoorsete ilmingute (lõhn, värvus, bioloogiline ja muu tegevus) mitmekesisus piirasid algusest peale mehhanismi domineerimist keemiku mõtlemises ja seetõttu jättis intuitsioonile ja kunstilisusele välja. Lisaks kasutas keemik alati looduse mittemehaanilist tööriista – tuld. Teisest küljest on keemikumaailmas erinevalt bioloogi stabiilsetest, loodusest antud objektidest ammendamatu ja kiiresti kasvav mitmekesisus. Uue aine taandumatu salapära andis keemikule maailmavaatelise vastutustunde ja ettevaatlikkuse (sotsiaalse tüübina on keemik konservatiivne). Keemialabor on välja töötanud range "loodusliku valiku" mehhanismi, lükates tagasi ülbed ja vigadele kalduvad inimesed. See ei anna originaalsust mitte ainult mõtlemisstiilile, vaid ka keemiku vaimsele ja moraalsele organisatsioonile.

Keemikute kogukond koosneb inimestest, kes on professionaalselt keemiaga seotud ja peavad end selle alaga tegelevaks. Umbes pooled neist töötavad aga muudel aladel, andes neile keemiaalaseid teadmisi. Lisaks on nendega liitunud palju teadlasi ja tehnolooge – suures osas keemikuid, kuigi nad ei pea end enam keemikuteks (keemiku oskuste ja võimete valdamine muude valdkondade teadlaste poolt on raskendatud keemiku eelnimetatud iseärasuste tõttu teema).

Nagu igal teiselgi tihedalt seotud kogukonnal, on ka keemikutel oma erialakeel, personali taastootmissüsteem, sidesüsteem [ajakirjad, kongressid jne], oma ajalugu, oma kultuurinormid ja käitumisstiil.

Keemia kui tööstus

Inimkonna kaasaegne elatustase on lihtsalt võimatu ilma keemiatoodete ja meetoditeta. Need määravad otsustavalt meid ümbritseva maailma kaasaegse näo. Keemiatooteid on vaja nii palju, et arenenud riikides on keemiatööstus olemas. Keemiatööstus on meie riigi üks olulisemaid tööstusharusid. Tema toodetud keemilisi ühendeid, erinevaid koostisi ja materjale kasutatakse kõikjal: masinaehituses, metallurgias, põllumajanduses, ehituses, elektri- ja elektroonikatööstuses, side, transpordi, kosmosetehnoloogia, meditsiini, igapäevaelus jne. Kasutatakse umbes tuhat erinevat toodet. ainult toiduainete valmistamiseks.keemilisi ühendeid ja kokku toodab tööstus praktiliste vajaduste tarbeks üle miljoni aine. Keemiast sõltub suuresti riigi majanduslik heaolu ja kaitsevõime. Seetõttu peavad keemiateadus ja keemiatööstus arenema kiirendatud tempos, et mitte takistada teiste tööstusharude arengut ja varustada neid õigeaegselt uute ühendite ja materjalidega, millel on nõutav omadus. , parandades nende kvaliteeti ja suurendades tootmismahtusid. Meie riigis on:

• aluselise keemia anorgaaniline tootmine, hapete, leeliste, soolade ja muude ühendite, väetiste tootmine;
• naftakeemia tootmine: kütuste, õlide, lahustite, orgaanilise keemia monomeeride (süsivesinikud, alkoholid, aldehüüdid, happed), erinevate polümeeride ja nende baasil valmistatud materjalide tootmine, sünteetiline kautšuk, keemilised kiud, taimekaitsevahendid, sööt ja söödalisandid, majapidamistarbed keemia;
• väike keemia, kui toodetud toodete maht on väike, kuid selle valik on väga lai. Selliste toodete hulka kuuluvad polümeermaterjalide (katalüsaatorid, stabilisaatorid, plastifikaatorid, tuleaeglustid) tootmiseks kasutatavad abiained, värvained, ravimid, desinfektsioonivahendid ja muud sanitaar- ja hügieenitooted, põllumajanduskemikaalid – herbitsiidid, insektitsiidid, fungitsiidid, defoliandid jne.

Kaasaegse keemiatööstuse peamised arengusuunad on: uute ühendite ja materjalide tootmine ning olemasoleva tootmise efektiivsuse tõstmine. Selleks on oluline leida uusi reaktsioone ja katalüsaatoreid, selgitada välja toimuvate protsesside mehhanismid. See määrab keemilise lähenemise tootmistõhususe suurendamise inseneriprobleemide lahendamisele. Keemiatööstusele on iseloomulik suhteliselt väike töötajate arv ja kõrged nõudmised nende kvalifikatsioonile ning keemiaspetsialistide suhteline arv on väike ning rohkem on teiste erialade esindajaid (mehaanika, soojusenergeetika, tootmisautomaatika spetsialistid, jne.). Iseloomustab suur energia- ja veetarbimine, kõrged keskkonnanõuded tootmisele. Mittekeemiatööstuses on paljud tehnoloogilised toimingud seotud tooraine ettevalmistamise ja puhastamise, värvimise, liimimise ja muude keemiliste protsessidega.

Keemia on teaduse ja tehnika arengu alus

Keemia abil loodud ühendid, kompositsioonid ja materjalid mängivad olulist rolli tööviljakuse tõstmisel, vajalike toodete tootmiseks vajalike energiakulude vähendamisel ning uute tehnoloogiate ja tehnikate valdamisel. On palju näiteid keemia edukast mõjust masinaehitustehnoloogia meetoditele, masinate ja seadmete töömeetoditele, elektroonikatööstuse, kosmosetehnoloogia ja reaktiivlennunduse arengule ning paljudele teistele teaduse ja tehnoloogia arengu valdkondadele:

• metallide töötlemise keemiliste ja elektrokeemiliste meetodite kasutuselevõtt vähendab järsult jäätmete hulka, mis on metallide lõikamise teel töötlemisel vältimatu. Ühtlasi eemaldatakse metallide ja sulamite tugevuse ja kõvaduse ning detaili kuju piirangud ning saavutatakse detailide kõrge pinnapuhtus ja mõõtmete täpsus.
• sellistel materjalidel nagu sünteetiline grafiit (mis on kõrgel temperatuuril tugevam kui metallid), korund (alumiiniumoksiidil põhinev) ja kvarts (ränidioksiidil põhinev) keraamika, sünteetilised polümeermaterjalid ja klaasid võivad avaldada ainulaadseid omadusi.
• kristalliseerunud klaasid (keraamika) saadakse sulaklaasi ainete sisseviimisel, mis soodustavad kristallisatsioonikeskuste teket ja sellele järgnevat kristallide kasvu. Selline klaas nagu "pürokeram" on üheksa korda tugevam kui lamineeritud klaas, kõvem kui kõrge süsinikusisaldusega teras, kergem kui alumiinium ja sarnane kuumakindlusega kvartsile.
• Kaasaegsed määrdeained võivad oluliselt vähendada hõõrdetegurit ja tõsta materjalide kulumiskindlust. Molübdeendisulfiidi sisaldavate õlide ja määrdeainete kasutamine pikendab sõiduki komponentide ja osade kasutusiga 1,5 korda, üksikute osade kasutusiga kuni kaks korda ning hõõrdetegurit saab vähendada rohkem kui 5 korda.
• Organoelementained – polüorganosiloksaanid – eristuvad nende painduvuse ja spiraalikujulise molekulide struktuuri poolest, mis moodustavad temperatuuri langedes palle. Seega säilitavad nad laias temperatuurivahemikus veidi erineva viskoossuse. See võimaldab neid kasutada hüdraulikavedelikuna väga erinevates tingimustes.
• metallide kaitse korrosiooni eest on pärast elektrokeemilise korrosiooniteooria loomist muutunud sihipäraseks ja võimaldab vältida olulisi majanduslikke kulutusi metalltoodete uuendamisel.

Praegu seisab keemia koos teiste teaduste, tehnoloogia ja tööstusega silmitsi paljude pakiliste ja keerukate ülesannetega. Sobivate kõrgtemperatuursete ja lisaks kuumade ülijuhtide süntees ja praktiline rakendamine muudab oluliselt energia salvestamise ja edastamise meetodeid. Vaja on uusi materjale, sealhulgas metallipõhiseid materjale, polümeere, keraamikat ja komposiite. Nii et keskkonnasõbraliku mootori loomise probleem, mis põhineb vesiniku põlemisreaktsioonil hapnikus, seisneb materjalide või protsesside loomises, mis takistavad vesiniku tungimist läbi vesinikupaakide seinte. Uute keemiatehnoloogiate loomine on ka oluline teaduse ja tehnoloogia arengu valdkond. Seega on ülesandeks pakkuda uut tüüpi söe, põlevkivi, turba ja puidu töötlemisel saadavaid vedel- ja gaaskütuseid. See on võimalik uute katalüütiliste protsesside põhjal.