Хімія - наука, що вивчає речовини та їх перетворення, одна з найважливіших галузей природознавства. Оскільки речовини - це найрізноманітніші поєднання атомів хімічних елементів, то саме елементи є об'єктами досліджень в хімії. Перетворення речовин відбувається в результаті хімічних реакцій.
Перші відомості про хімічних перетвореннях відносяться до дуже давніх часів, коли ще не було поняття хімічного елемента. Але люди плавили метал, виготовляли скла, фарбували тканини. Так поступово накопичувалися факти і відомості, які лягли в основу первісної практичної хімії.
Багато століть підряд панувала алхімія. Алхіміки в пошуках філософського каменя займалися різними хімічними маніпуляціями, проводили різні хімічні реакції, вони винайшли прилади, необхідні для хімічних досліджень: печі, реторти, колби, приготували деякі кислоти, солі, описали деякі способи розкладання руд і мінералів. Практичні навички алхімії виявилися дуже корисними. Але поступово алхімія втрачала своє значення. І в той же час зростали людські знання про навколишній світ, поступово створювалися поняття, які лягли в основу хімії.
Виникнення наукової хімії пов'язане з ім'ям Р. Бойля. Він вперше спробував дати визначення хімічного елемента. Нове вчення про елементи - той внесок в хімічну науку, який назавжди обезсмертив ім'я Роберта Бойля в її історії. Подання про елементи-речовинах було найбільшим теоретичним досягненням хімії за двадцять століть з часу Аристотеля. Бойль вважав експеримент основним способом осягнення істини.
Видатними досягненнями російського вченого-енциклопедиста М. В. Ломоносова в галузі хімії є створення нової теорії будови речовин, відкриття закону збереження матерії і руху - основоположного закону природи.
В кінці X VIII століття А. Лавуазьє розробив кисневу теорію горіння, на початку XIX століття Дж. Дальтон ввів поняття атомної ваги, виникло і стало стрімко розвиватися атомно-молекулярне вчення. Воно стало основою теоретичної хімії. Це вчення сприяло відкриттям періодичного закону хімічних елементів Д. І. Менделєєва, теорії хімічної будови А. М. Бутлерова. Отримали чітке визначення найважливіші поняття хімії: атом, молекула, елемент, проста речовина, хімічна сполука.
У XIX столітті сформувалися два основні розділи хімії - неорганічна та органічна. Результати хімічних досліджень стали ширше впроваджуватися в практику, стала розвиватися хімічна технологія. Хімія стала використовувати досягнення інших наук. У результаті взаємодії наук виникли біохімія, геохімія, космохімія.
Довгий час зусилля хіміків були спрямовані лише на те, щоб навчитися штучним шляхом одержувати ті речовини, які зустрічаються в природі, але яких мало. І хіміки досягли успіху в цьому! У наші дні майже вже не залишилося таких природних речовин, які хіміки не могли б отримувати в лабораторії і на хімічних заводах. Отримують і такі речовини, як крейда, і такі, як білок інсулін.
Однак, основні матеріали наприклад, скло, залізо, сталь, мідь, цемент, кераміка, натуральні волокна, були відомі ще стародавнім людям.
Здавалося, що хімії призначено споконвіку рухатися в границях, обкреслених природою. І тільки з появою в першій половині XX століття синтетичних речовин хімікам вдалося перебороти цей «природний бар'єр».
Зараз в лабораторії вчені створюють такі речовини, для яких у природі немає ніякого зразка і подоби: речовини з поки ще непередбачуваними, незвичайними властивостями чи комбінацією таких властивостей.
Можливості хімії безмежні. Хіміки беруть у природи нафту, газ, вугілля, мінеральні солі, силікати і руди. І перетворюють їх в мільйони різноманітних речовин: фарби, лаки, мило, добрива, моторне паливо, пластмаси, штучні волокна, засоби захисту рослин, біологічно активні речовини, косметику.
Родоначальник РОСІЙСЬКОЇ
ХІМІЇ
Основи вітчизняної
хімії заклав у XVIII столітті
видатний російський учений
М. В. Ломоносов (1711-1765).
Син селянина-помора, виходець з глухого села Архангельської губернії, Ломоносов з величезними труднощами пробивав собі шлях до знань, до науки. З юних років його нездоланно тягло до книг, але тільки досягши двадцятирічного віку, зміг Ломоносов вперше потрапити до школи - в духовну академію при одному з московських монастирів, де дорослого учня зустріли глузуваннями. Життя в академії була далеко не легкою. Але важче за всіх доводилося Михайле Ломоносову: свавільному сина батько відмовився надсилати гроші на утримання в академії. Часом шмат хліба та чашка квасу складали весь його убогий раціон за день, однак їжі для розуму допитливого юнака було предостатньо. З 1735 Ломоносов навчався в Петербурзі, потім був відряджений петербурзьким Академічним університетом у Німеччину для удосконалення в науках. Лекції досвідчених професорів, читання наукових праць, а головне - відвідання рудників, шахт, металургійних і хімічних заводів у з'єднанні з невтомною допитливістю і гігантською працездатністю зробили з нього всебічно освіченої людини. Ломоносов повертався на батьківщину збагачений глибоким знанням новітніх досягнень, повний сил і бажання працювати «для користі Вітчизни, для збільшення науки і для слави Академії».
Після повернення М. В. Ломоносов заснував у Петербурзі Академію наук, потім першу в Росії хімічну лабораторію, де проводилися і досліди, і навчання студентів. Вчений вивчав мінерали і руди, які до нього надсилалися з різних місць Росії, разом зі своїми учнями отримував пофарбованого скла. Згодом з цих стекол Ломоносов становив мозаїчні картини.
У своїх працях М. В. Ломоносов писав про те, що речовини складаються з атомів і молекул, що полум'я - це не особлива речовина «теплорода», як думали тоді багато вчених, і ваги не має.
М. В. Ломоносова багато цікавило: окрім наукових досліджень, він захоплювався історією, малював, складав вірші. У 1755 році за його ініціативою в Москві відкрився перший університет, який тепер носить ім'я свого засновника.
МАТЕМАТИЧНА ХІМІЯ
Дійсним членом Петербурзької Академії Наук М. В. Ломоносов був обраний по кафедрі хімії. І не випадково. Хімія була справжньою науковою пристрастю Ломоносова, яка оволоділа ним в ранній молодості і не втратила своєї сили до кінця його життя. Хімія приваблювала його не досконалістю зовнішніх форм, не суворої закінченістю змісту - нічого цього не було в той час у хімії. Навпаки, все тут було ще неясно, все знаходилося в русі і становленні. Але це-то і становило для Ломоносова головну принадність хімії. Він сміливо пускався в незвідані області науки, прокладаючи в них свої власні шляхи, приводячи їх до того досконалості, яким захоплювався в математиці і механіці. У 1741 році Ломоносов написав твір, здивували всіх своєю назвою: «Елементи математичної хімії». Хімія і математика! Сучасникам Ломоносова одне зіставлення цих слів здавалося безглуздим. Для більшості вчених XVIII століття хімія все ще залишалася ремеслом, «мистецтвом».
Ломоносов рішуче покінчив з подібними поглядами. Для Ломоносова хімія - справжня наука. Хімія - наука про зміни, що відбуваються в тілах. «Всі зміни відбуваються за допомогою руху». Наука про рух - механіка, а «тому зміни ці можуть бути пояснені законами механіки». Механіку ж не можна осягнути без знання математики, тому «прагне до найближчого вивчення хімії має бути обізнаний і в математиці».
У всіх наукових працях він застосовував суворо логічний метод, прийнятий у математиці та інших точних науках. Він починав з опису спостережень над фактами і, узагальнюючи ці спостереження, приходив до аксіом - положення, що не вимагає доказів. Грунтуючись на аксіомах, він формулював і доводив теореми і розбирав все що випливають з них слідства. Тим самим Ломоносов не давав фантазії захопити себе в область безпідставних вигадок: факти, з яких він починав досліди і якими закінчував міркування, міцно прив'язували його до реальної дійсності.
Саме так виводив Ломоносов свою теорію будови тел. Що робиться з металами, коли вони розчиняються в кислотах? Куди діваються летючі тіла при випаровуванні? Що відбувається з горючими тілами в жаркому полум'ї? Зникають вони безслідно? Ні, - відповідав Ломоносов, - вони тільки поділяються на такі мізерно дрібні частинки, які окремо неможливо розгледіти.
АТОМНА ТЕОРІЯ - ОСНОВА
ХІМІЧНОЇ НАУКИ
Атомна теорія відразу роз'яснила всі загадки, до яких призвели хіміків нові факти.
Якщо кожна молекула води побудована з двох атомів водню і одного атома кисню, то де б ми не брали цю воду: у морі, гірської річки або криниці, якими б способами
її ні отримували, вона завжди буде мати один і той же склад,
бо з'єднання з іншого числа водневих і кисневих атомів ніяк не може бути водою.
Якщо кожна молекула вуглекислого газу складається з одного атома вуглецю і двох атомів кисню, то як би не виходив вуглекислий газ-спалювання дерева, графіту, кам'яного
вугілля або алмазу, при бродінні квасу або подиху тварин-
він завжди буде мати один і той же склад, бо з'єднання
іншого числа вуглецевих та кисневих атомів буде вже не
вуглекислим газом, а якимось іншим речовиною,
Якщо кожна молекула хлористого срібла та одного атома хлору, то незалежно де вона буде отримана, воно все одно буде мати незмінний хімічний склад.
Причина сталості складу речовини в тому і полягає, що відповідно до атомної теорією кожна молекула певної речовини завжди побудована з одного і того ж числа атомів одних і тих же елементів незалежно від часу, місця і способу приготування цієї речовини.
Атомна теорія просто і природно, без допомоги таємничих "невагомих матерій", пояснювала будь
ХІМІЧНЕ ПЕРЕТВОРЕННЯ речовин зміною
кількості і виду атомів, що входять до складу їх молекул. Вперше
в історії хімії вона дозволила розраховувати хімічні
процеси математично.