Главные задачи химии.

Химия – это система знаний о веществах, из которых состоят физические тела, об их свойствах и превращениях друг в друга. С момента своего зарождения химия ставила перед собой практические цели - получать из природного сырья металлы и керамику, стекло и бетон, лекарства и красители, взрывчатку и горючие вещества, пластмассы, волокна и каучуки. Исторически это всегда была наука-производственница, крепко связанная с различными ремеслами. Однако решение практических задач породило и научную цель - выяснение способов управления химическими процессами. Исходя из этого, перед современной химией стоят две основные задачи – создание веществ с необходимыми наперед заданными свойствами (практическая цель) и выявление способов управления этими свойствами (научная задача).

Решение этих двух задач зависит от 4-х основных факторов, влияющих на свойства получаемых веществ :

1. Состава вещества (элементный, молекулярный).

2. Структуры молекул, т.е. порядка связи атомов в молекуле.

3. Термодинамических и кинетических условий протекания химических реакций, в процессе которых эти вещества получаются. (определения и пояснения этих понятий см. далее).

4. Уровня организации веществ.

В соответствии с перечисленными факторами и развивались химические знания о веществах. До ХУП века, как уже было сказано ранее, перед химией стояла одна глобальная практическая задача - поиски «философского камня». В процессе этих поисков был накоплен огромный эмпирический (опытный) материал. В ХУП веке английский ученый Роберт Бойль (1627 - 1691), который первым дал определение химического элемента, впервые также установил, что свойства вещества зависят от его состава. Далее вплоть до Х1Х века вся химия представляла собой учение о химическом составе веществ, т.е. была установлена четкая зависимость между составом веществ и их свойствами.

В ХУШ веке одновременно в Англии, Швеции и во Франции был открыт кислород. Это стало настоящей революцией в химии! Во Франции первооткрывателем и исследователем роли кислорода в природе был замечательный ученый Антуан Лоран Лавуазье (1743 - 1784), изучивший и правильно понявший процесс горения и сделавший первую попытку систематизации химических элементов. И эта одна из самых гениальных голов Франции была отрублена якобинцами в 1794 г. - А.Л. Лавуазье был казнен по приказу Конвента во время Великой Французской революции. Комментарии очевидны.

В начале Х1Х века английский ученый Джон Дальтон (1766 – 1844) ввел понятие атомного веса и открыл закон кратных отношений: количества вступающих в химическую реакцию веществ соотносятся как целые числа. Кроме того, Дж. Дальтон обнаружил у себя и изучил врожденный дефект зрения, впоследствии названый его именем (дальтонизм). Примерно тогда же французский химик Жан Пруст(1754 – 1826) установил закон постоянства состава (любое индивидуальное химическое соединение обладает строго определенным постоянным составом). Это было продолжение традиции А. Л. Лавуазье по привнесению в химию меры и числа, т.е. началом количественной химии.

Затем, уже в середине Х1Х века поняли, что свойства веществ зависят не только от их состава, но и от структуры, т.е. последовательности соединения атомов в молекуле. Особенно важным это оказалось для органических веществ, т.е. соединений углерода с водородом, кислородом, азотом и серой. Структурную теорию органической химиисоздал выдающийся русский ученый Александр Михайлович Бутлеров (1828 – 1886). От структуры впрямую зависела способность веществ вступать в химические реакции, т.е. их реакционная способность.

Следующим этапом было изучение химических процессов и влияющих на них факторов. Химики научились управлять химическими реакциями с помощью давления и температуры, выяснили факторы, влияющие на скорость этих реакций. Все это обусловило бурное развитие химической промышленности.

Наконец, в ХХ веке начался новый этап развития химии как науки : появилась эволюционная химия, основанная на том, что в процессе химической реакции образуется ее катализатор, что приводит к самоорганизации химических систем (о процессе катализа см. далее). С понятием самоорганизации систем мы уже встречались (там, где речь шла о синергетике).