Значение химии изучении природы

Значение химии в жизни: химические процессы, источник энергии, круговорот веществ в природе

Вещество и химическая реакция — два понятия, без которых невозможно в полной мере понять значение химических процессов в природе. Все потому, что природные и синтетические органические и неорганические вещества являются строительным материалом для создания окружающего мира, такого большого и разнообразного. Ежесекундно происходит огромное количество химических реакций, в результате которых одни вещества превращаются в другие.

Горение, дыхание и фотосинтез — наиболее важные процессы, имеющие химическую природу. Они заметно влияют на свойства окружающего мира, а также способы и формы существования живых и неживых организмов. Их протекание связано с биогеохимическими процессами, которые свойственны для биосферы и обусловлены деятельностью организмов.

Утверждение в химии кислородной теории горения А. Л. Лавуазье называют большой французской революцией в химии. С ее началось правильное понимание окислительных процессов, происходящих при участии кислорода: горения, дыхания, гниения.

В результате воздействия солнечных лучей часть кислорода превращается в озон, образующий озоновый слой. Его функция — поглощение коротковолновых космических ультрафиолетовых лучей, пагубно воздействующих на живые организмы.

Дыхание — один из процессов, непосредственно связанных с фотосинтезом. Оно является неотъемлемым признаком растительного и животного мира. Полное прекращение дыхания означает смерть организма.

Дыхание — это комплекс взаимосвязанных окислительно-восстановительных процессов, протекающих при участии ферментов. Этот процесс является источником энергии для всех биохимических процессов организма. В процессе дыхания происходит образование веществ, которые нужны для синтеза составных частей цитоплазмы.

Химическая энергия, освобожденная в процессе дыхания, способна превращаться во что-то другое и участвовать в ряде физиологических процессов организма: росте, движении, усвоении питательных веществ. Часть химической энергии выделяется в виде тепла, а часть — скапливается в митохондриях в составе АТФ.

Если представить химическую реакцию дыхания в виде схемы, то она будет противоположной фотосинтезу:

Молочнокислое брожение — распространенный в природе процесс, который вызывают различные группы бактерий. Такой процесс встречается при брожении капусты, огурцов, помидоров, силоса, при изготовлении кумыса, сметаны и кефира. Молочная кислота, которая образуется в процессе, подавляет действие гнилостных бактерий.

Закваска для выпечки черного хлеба содержит, кроме дрожжей, бактерии молочнокислого брожения.

Процесс фотосинтеза помогает зеленым растениям накапливать энергию в виде химических связей синтезированных ими органических соединений.

Процесс дыхания сопровождается окислительно-восстановительными реакциями. В результате энергия, накопленная зелеными растениями, высвобождается. Часть этой энергии идет на процессы жизнедеятельности, другая часть используется для поддержания температуры тела (если речь идет о растениях, то выделяется в атмосферу), еще часть — аккумулируется в митохондриях.

Распространенным процессом является маслянокислое брожение. В результате образуется масляная кислота.

Прогорклость животного масла при длительном хранении — результат маслянокислого брожения.

Нитрификующие бактерии также занимают важное место в природе. Они делают доступным для растений нитроген — в результате последовательного окисления аммониака до нитратов.

Хемотрофные организмы способствуют процессам круговорота веществ в природе.

Круговорот веществ в природе

Важные составляющие круговоротов оксигена и карбона — такие процессы как горение, дыхание и фотосинтез, имеющие химическую природу.

Если говорить упрощенно, то круговорот оксигена можно описать так: процесс образования кислорода в результате фотосинтеза растений и использование его в процессе дыхания, а также в реакциях окисления и горения. Благодаря круговороту оксигена атмосфера и гидросфера связываются с земной корой.

Карбон является составной частью всех органических веществ. Круговорот карбона тесно связан с круговоротом оксигена. Среди звеньев круговорота карбона можно выделить горение ископаемого топлива, образование глюкозы и крахмала из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза, процессы обмена в живых организмах, гниение отмерших органических остатков.

Дыхание представляет собой определенные процессы, в результате которых органические вещества, имеющие сложное строение, окисляются и образуют углекислый газ и воду.

Две стороны одного окислительно-восстановительного процесса — окисление и восстановление соответственно. Окислению в результате горения и дыхания соответствует процесс восстановления в процессе фотосинтеза.

Природные химические процессы в жизни человека

Первые объекты исследования в науке — органические вещества живой природы. В дальнейшем эти исследования оформились в отдельную науку: органическую химию. Это понятие было введено шведским ученым Берцелиусом. В учебнике по химии 1827 года он говорит о том, что элементы в живой природе находятся в подчинении законов, отличных от тех, что действуют в неживой природе.

По этой причине невозможно образование органических веществ под воздействием обычных физических и химических сил. В этом случае есть необходимость в особой жизненной силе. Так, органическая химия была определена Берцелиусом как химия растительных и животных веществ.

Но это утверждение довольно ограниченно. О чем свидетельствуют хотя бы первые синтезы органических веществ «in vitro». Кроме того, если посмотреть вокруг себя, то можно понять, что повсеместно используются синтетические органические вещества, отсутствующие в живой природе.

Тем не менее живая природа — кладезь органических веществ.

Различные вещества, такие как масла и животные жиры, смолистые, клейкие и сахаристые вещества, воск, крахмал, душистые эссенции, растительные и животные красители были описаны в труде «Естественная история» Гая Плиния-Секунда еще в I ст.

По сей день человечество использует выработанные живыми организмами органические вещества для удовлетворения своих потребностей. В основном — в продуктах, одежде, жилье, гигиене и здоровье.

Новые токсические источники загрязнения окружающей среды — результат создания синтетических материалов и синтеза искусственных радионуклидов. А это является реальной угрозой жизни на нашей планете.

Успешное использование природных ресурсов зависит от того, насколько хорошо люди смогут разобраться в законах природы.

Эта информация — своеобразный краткий доклад о химии в жизни человека.

Источник

1.6 Значение химии в изучении природы и развитии техники

Сейчас, когда население земного шара приближается к 7 миллиардам, трудно представить, как можно было бы прокормить, защитить от болезней, одеть и согреть в холодное время такое огромное количество людей, не использую синтетических материалов, лекарств, искусственных удобрений, продуктов переработки нефти, угля, газа, древесины, различных руд. Не менее важны и многие вещи, которые просто украшают нашу жизнь, делают ее легкой и удобной. Эти современные воздушные лайнеры из новейших материалов, переносящие нас без посадки на другой конец Земли, живые краски кино и телевидения, искусственные беговые дорожки стадионов, яркие цвета легкой и удобной одежды, прекрасные ароматы духов и шампуней. И многое, многое другое, что так или иначе связано с химией.

Но это лишь одна – прикладная сторона химии. Еще более интересна ее роль в познании окружающего мира. Здесь до сих пор много неясного, даже загадочного. Не нужно думать, что современная наука уже знает все. Например, нашу планету можно сравнить с могучей химической машиной. На поверхности Земли и ее недрах постоянно происходят сложнейшие химические превращения. Как работает эта машина? Каким образом поддерживаются условия для ее бесперебойной работы? Как на протяжении миллиардов лет Земле удается сохранить примерно постоянную(и наилучшую!)температуру для протекания сложных химических реакций? Почему содержание газа кислорода в атмосфере Земли сохраняется неизменным (причем с точностью до процента!) последние полмиллиарда лет?

Принято считать, что кислород продуцируют зеленые растения, но ведь в разные эпохи существования планеты растительный мир Земли менялся разительно! Кстати, ученым удалось выяснить, что при повышении доли кислорода в атмосфере всего на 3% лесные пожары опустошили бы сушу (в этом случае горит даже мокрая трава и лем под дождем!). Таких катастроф на Земле пока не происходило. Но где он – этот таинственный регулятор состава атмосферы? Будет ли повышаться содержание в атмосфере углекислого газа или тот же регулятор справится с ним? Не может ли человек своими неосторожными действиями поломать этот регулятор? Это лишь малая часть вопросов, на которые современная химия в содружестве с физикой и биологией упорно ищет ответы. О других мы расскажем позже, когда познакомимся с атомами, молекулами, простыми и сложными веществами и другими важнейшими понятиями химии.

1.7 Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение химии как науки.
2. Охарактеризуйте место химии среди других естественных наук?
3. В чем заключаются предмет и задачи химии?
4. Какое значение имеет изучение химии для будущих специалистов?
5. Каковы основные исторические этапы в развитии химии?
6. Роль химии в изучении природы и развитии техники.

Источник

Предмет химии. Значение химии в изучении природы и развитии техники. Роль химии для металлургии.

Химия — одна из отраслей естествознания, предметом изучения которой являются химические элементы (атомы), образуемые ими простые и сложные вещества (молекулы), их превращения и законы, которым подчиняются эти превращения. По определению Д. И. Менделеева (1871), «химию в современном ее состоянии можно. назвать учением об элементах».

Химия играет огромную роль в жизни современного общества. Химия вторгается во все области науки, техники, производства, сельского хозяйства, быта, внося революционные преобразования в привычные процессы и методы, экономя труд, средства, время и материалы, увеличивая народное богатство.

Химия является не только общеобразовательной, но и общетехнической наукой. Инженер, работающий в любой отрасли промышленности, должен владеть основами химической науки.

Исторически сложились два основных раздела Х.: неорганическая химия, изучающая в первую очередь химические элементы и образуемые ими простые и сложные вещества (кроме соединений углерода), и органическая химия, предметом изучения которой являются соединения углерода с др. элементами (органические вещества). До конца 18 в. термины «неорганическая Х.» и «органическая Х.» указывали лишь на то, из какого «царства» природы (минерального, растительного или животного) получались те или иные соединения. Начиная с 19 в. эти термины стали указывать на присутствие или отсутствие углерода в данном веществе. Затем они приобрели новое, более широкое значение. Неорганическая Х. соприкасается прежде всего с геохимией и далее с минералогией и геологией, т. е. с науками о неорганической природе. Органическая Х. представляет отрасль Х., которая изучает разнообразные соединения углерода вплоть до сложнейших биополимерных веществ; через органическую и биоорганическую химию Х. граничит с биохимией и далее с биологией, т. е. с совокупностью наук о живой природе. На стыке между неорганической и органической химией находится область элементоорганических соединений.

Изучение природы составляет задачу естественных наук, к которым относится и химия. Химия — это наука об элементах и образуемых ими соединениях, наука о строении, свойствах и химических превращениях этих соединений.

Образование и разрушение химических соединений, изменение их состава и структуры связано химической формой движения материи. Химия занимается изучением химической формы движения материи, взаимосвязью и взаимопереходами между нею и другими формами движения мaтерии. Отсюда следует, что химия тесно связана с физикой, биологией, гео¬логией и другими науками. Это отражает одно из основных положений диалектического материализма о всеобщей связи и взаимодействии явлений в природе и обществе.

Покрытие металлических материалов; покрытие других материалов металлическим материалом (металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной металлизацией D06Q 1/04); химическая обработка поверхности; диффузионная обработка металлического материала; способы покрытия вакуумным испарением, распылением, ионным внедрением или химическим осаждением паров вообще (для специфических целей см. соответствующие классы, например для производства резисторов H01C 17/06); способы предотвращения коррозии металлического материала, образования накипи или корок вообще (обработка металлических поверхностей или покрытие металлов электролитическим способом или способом электрофореза C25D,C25F) [2].

Источник