Исторические уровни в познании химических веществ. Состав вещества, химические системы и их структура.
Гуманитарная культура Гуманитарная культура в современном понимании – мировоззрение Человека, воплощенное практически и прогнозируемое теоретически, основанное на вере, что окружающий нас Мир можно вообразить в сознании. По-другому, это универсальный комплекс материальных и духовных ценностей, созданный исключительно субъективным (личностным) сознанием человека и общества. Это мораль, религия, искусство, политика, философия и т.п., что входит в понятие духовное. Естественнонаучная культура Естественнонаучная культура в современном понимании – мировоззрение Человека, воплощенное практически и прогнозируемое теоретически, основанное на вере, что окружающий нас Мир существует вне нашего сознания. По-другому, это универсальный комплекс материальных и духовных ценностей, созданный человеком на основе объективно (хотим мы этого или нет) существующих явлений Природы. Это наука (методы, теории, гипотезы, законы и т.д.), промышленность (заводы, транспорт, связь и т.д.), архитектура, сельское хозяйство, медицина, быт и т.п., что входит в понятие материальное. 2..Объект КСЕ:отличие КСЕ от конкретных е. наук состоит в том, что дисципл. изучает общие закономерности, присущие природе как единой целой сис-ме. В качестве объекта КСЕ выступает природа, как един. целостная сис-ма вкл. вселенную жизнь.Предметом КСЕ выступает естествен. теории и гипотезы, кот. раскрывают сущностные и структурные связи процессов природы.. 3.Галилей и Кеплер. Труд Т. Браге после его смерти продолжил его ученик Иоганн Кеплер (1571–1630). Кеплер изучил обширные данные, полученные его учителем, и эмпирически провозгласил так называемые три закона Кеплера: (1609) Все планеты вращаются по эллиптическим орбитам, причем Солнце находится в фокусе S эллипса (см. рис.1). (1609) Вектор, соединяющий Солнце и планету, за равные промежутки времени заметает эллиптические сектора одинаковой площади (заштрихованы на рис.1). (1619) Периоды обращения планет T и большие полуоси a их эллиптических орбит таковы, что отношение одинаково для всех планет. Объяснить полученные Кеплером фундаментальные законы смог только И. Ньютон в первом томе своих «Математических начал натуральной философии», вышедших в 1687 г., т.е. более чем через полвека после законов Кеплера. Там был сформулирован закон всемирного тяготения, согласно которому сила притяжения между телами с массами 1,2 и радиус-векторами1,2 равна Галилей — основатель экспериментальной физики. Своими экспериментами он убедительно опроверг умозрительную метафизику Аристотеля и заложил фундамент классической механики 4.Электромагнитная картина. Поле и вещество. Первые исследования по электричеству и магнетизму начались еще задолго до открытия закона сохранения и превращения энергии. Так, в своих исследованиях Фарадей руководствовался идеей превратимости сил природы. «Превратить магнетизм в электричество» - это была его заветная мечта. Когда она овладела Фарадеем? После того, как он узнал об открытиях Эрстеда и Ампера, или гораздо раньше, когда мальчик в залатанной курточке пробирался среди экипажей лондонскими улицами, прижимая к груди пачку аккуратно переплетенных книг и думая о профессоре Деви, публичные лекции которого ему удалось прослушать? Когда большая мечта овладевает достойным, не отступающим перед трудностями человеком, тогда и совершаются открытия, причисляемые к открытиям века. Попробуйте представить себе: каждый день выполнять по нескольку опытов, каждый опыт скрупулезно описывать и анализировать. И это в течение десяти лет. Вот сколько времени и сил понадобилось, чтобы превратить магнетизм в электричество. Но ни один день не потрачен напрасно. Ни для человечества, ни для себя. С открытием Фарадея в жизнь вошли не только генераторы тока и электромоторы, с ним прежде всего в науку вошло представление об электромагнитном поле как о материальной среде, как о непрерывной материи, заполняющей пространство. Дальнейшее развитие представлений о поле связано с Максвеллом. Благодаря его работам (начало XX в.) в науке утвердилась электромагнитная картина мира. Согласно этой картине весь мир заполнен электромагнитным эфиром, пустоты в нем нет. Электрическое, магнитное и электромагнитное поля трактовались как состояния эфира, который был их носителем. Поскольку эфир был средой для распространения света, то его называли еще «светоносным» эфиром. Как видим, понятие эфира снова появилось в науке, «возродились» представления о непрерывности материи, которые были в картине мира Аристотеля. Но, конечно, это уже совершенно другие представления. Все законы природы сводились к законам электромагнетизма, которые математически выражались уравнениями Максвелла. Вещество представлялось состоящим из электрически заряженных частиц. Ставилась задача «построить модель атома, составленного из определенных сочетаний положительного и отрицательного электричества»,- как говорил об этом автор одной из самых «вкусных» моделей атома Дж. Томсон (вы, конечно, догадались, что речь идет об известной вам модели «пудинг с изюмом»). К тому времени, когда возникли представления об атомах, состоящих из электронов и протонов, электромагнитная картина мира приобрела почти завершенную форму, ей удалось объединить разрозненные факты путем обращения к единообразной сущности, каковой считалось электромагнитное поле. На основе электромагнитных взаимодействий объясняются не только электрические и магнитные явления, но и оптические, и тепловые и химические. 5.Специальная теория относительности. Общая теория относительности.СТО - это теория предназначенная для работы с объектами, движущимися со скоростями близкими к скорости света.СТО представляет собой частный случай ОТО. А ОТО - это теория, учитывающая гравитацию. Гравитация - как искажение пространства-времени.Гравитационные волны - теоретически возможны, практически - не найдены. Проверка: Общая теория относительности является довольно молодой теорией. Так как она работает с самым слабым по силе взаимодействием (гравитационным), то эксперименты для ее подтверждения при существующем уровне экспериментальной техники в лабораторных условиях практически невозможны. Практически все имеющиеся на данный момент косвенные экспериментальные подтверждения теории пришли из астрофизики: Отклонение луча света в поле Солнца Запаздывание сигнала в поле Солнца 6.Учение об атоме. Атом. Вплоть до конца ХIХ века такой частицей считался атом, но крупнейшие открытия в физике привели к отказу от такой точки зрения. Среди этих открытий следует отметить: обнаружение явлений естественной радиоактивности таких химических элементов, как радий и уран. Эти элементы в естественных условиях испускают специфические радиоактивные лучи и в результате превращаются в другие в другие химические элементы, а в конечном итоге – в свинец. Именно так истолковали радиоактивные превращения английские физики Эрнст Резерфорд и Фредерик Содди. Отсюда непосредственно следовало, что атомы вовсе не являются неизменными, неделимыми и последними кирпичиками мироздания. Вскоре после радиоактивности была открыта мельчайшая частица электричества – электрон. Мысль физиков была устремлена на то, чтобы свести все многообразие сложных свойств тел и явлений природы к простым свойствам небольшого числа первичных, фундаментальных частиц, которые впоследствии были названы элементарными. В обычном употреблении физики называют элементарными такие частицы, которые не являются атомами или атомными ядрами, за исключением протона или нейтрона. Наиболее известными элементарными частицами являются электрон, фотон, Исторически электрон был первой элементарной частицей, открытой еще в конце 19 века известными английским физикомДж.Дж. Томсоном. В 1919 г. Э. Резерфорд, бомбардируя атомы а-частицами, открыл протоны. В начале 20 в. был открыт фотон, в 1932 г. такая необычная частица, как лишенный заряда нейтрон. 7. Квантовая механика. Область применимости. Квантовая механика впервые позволила описать структуру атомов и понять их спектры, установить природу химических связей, объяснить периодическую систему элементов. Законы квантовой механики лежат в основе понимания большинства микроскопических явлений.Основные принципы квантовой механики. -принцип дополнительности, принцип суперпозиции, принцип симметрии, принцип неопределенности. История: Макс планк основатель квантовой теории. Нильс Бор распространил квантовую теорию на атом и объяснил частоты волн, испускаемых атомами, возбужденными в пламени или в электрическом разряде. Эрнест Резерфорд показал, что масса атома почти целиком сосредоточена в центральном ядре, несущем положительный электрический заряд и окруженном на сравнительно больших расстояниях электронами, несущими отрицательный заряд, вследствие чего атом в целом электрически нейтрален 8Теория элементарных частиц 9.Классическая термодинамика и ее основные понятия и законы Классическая термодинамика (от др.-греч. тепло— сила) — раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии. В отдельные дисциплины выделились химическая термодинамика, изучающая физико-химические превращения, связанные с выделением или поглощением тепла, а также теплотехника. Термодинамика основывается на трёх законах, которые сформулированы на основе экспериментальных данных и поэтому могут быть приняты как постулаты. 1-й закон термодинамики. Представляет собой формулировку обобщённого закона сохранения энергии для термодинамических процессов. 2-й закон термодинамики: Второй закон термодинамики исключает возможность создания вечного двигателя второго рода. Имеется несколько различных, но в то же время эквивалентных формулировок этого закона. 1 — Постулат Клаузиуса., Постулат Кельвина. 3-й закон термодинамики: Теорема Нернста: Энтропия любой системы при абсолютном нуле температуры всегда может быть принята равной нулю. Основной закон (нулевое начало) термодинамики: Для каждой изолированной термодинамической системы существует состояние термодинамического равновесия, которого она при фиксированных внешних условиях с течением времени самопроизвольно достигает. 10.Синергетика (от греч. συν- — приставка со значением совместности и греч.ἔργον — «деятельность») — междисциплинарное направление науки, изучающее общие закономерности явлений и процессов в сложных неравновесных системах (физических, химических, биологических, экологических, социальных и других) на основе присущих им принципов самоорганизации Синергетика изначально заявлялась как междисциплинарный подход, так как принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же (безотносительно природы систем), и для их описания должен бы быть пригоден общий математический аппарат. С мировоззренческой точки зрения синергетику иногда позиционируют как «глобальный эволюционизм» или «универсальную теорию эволюции», дающую единую основу для описания механизмов возникновения любых новаций 11Космологические модели Вселенной. Космическая эволюция материи. Взаимодействие микро- и макропроцессов в ходе эволюции Вселенной. .Начало научной космологии связывают с Николаем Коперником. Он поместил солнце в центр Вселенной, в этом его принципиальная заслуга, и при этом низвел Землю до уровня рядовой планеты, а ведь в ранее существовавших концепциях Земля была помещена в центр мироздания. Согласно его представлениям природа звезд для него была неясной. Он поместил звезды в так называемую сферу, но поскольку он был служителем церкви это оказало влияние на его концепцию и он закончил свою концепцию тем, что за сферой неподвижных звезд, которую он наблюдал, находится так называемый эмпирей или жилище блаженных, что являлось, по его мнению, обителей сверхъестественных сил. Джордано Бруно пошел дальше, он считал звезды далекими солнцами, которые согревают бесчисленные планеты других планетных систем. Согласно ему, Вселенная являлась бесконечной, кроме того, существовало бесконечное количество миров подобных Земле. Космология Д. Бруно это концепция бесконечной вечной Вселенной. После изобретением Галилеем телескопа, концепция Бруно подтвердилась. Следующий шаг развития космологии был сделан благодаря концепции Кеплера, который выявил закономерности движения планет. А Ньютон обнаружил, что все космические тела независимо от свойств и размеров тяготеют друг к другу. После того, как Ньютон доказал концепцию всемирного тяготения, ее называют классической и она сводится к следующим положениям: Вселенная считается бесконечной в пространстве и времени. Основным законам, который управляет движением и развитием небесных тел является закон всемирного тяготения. Пространство никак не связано с находящимися в нем телами. Количество звезд, планет и звездных систем во вселенной бесконечно велико. Согласно современным космологическим моделям, процесс эволюции материи на уровне микромира и мегамира происходил поэтапно. Эти этапы в космологии принято называть эрами. Для каждой из эр характерна своя организация материи и вид взаимодействия. В пространстве и времени на ранней стадии образования была некая суперсила, затем по мере развития она стала разделяться. Эры: Великого объединения. Адронная эра. Лептонная эра. Фотонная эра. Современная эпоха.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исторические уровни в познании химических веществ. Состав вещества, химические системы и их структура.
Химию обычно рассматривали как науку о составе и качественном превращении различных веществ. В первое время именно по составу реагирующих веществ пытались объяснить свойства полученных новых веществ. Уже на этом этапе ученые встретились с огромными трудностями. Ведь для того чтобы понять, какие именно первоначальные элементы определяют свойства простых и сложных веществ, надо, во-первых, уметь различать простые и сложные вещества, а во-вторых, определить те элементы, от которых зависят их свойства. Между тем долгое время ученые считали, например, металлы сложными веществами, а об элементах существовали самые противоречивые представления. Поэтому, несмотря на обилие эмпирического материала о свойствах различных веществ и их соединений, особенностях протекания разнообразных реакций, в химии, по сути дела, до открытия в 1869г. Периодической системы химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева (1834-1907) не существовало той объединяющей концепции, с помощью которой можно было бы объяснить весь накопленный фактический материал, а следовательно, представить все наличное знание как систему теоретической химии.
Было бы, однако, неправильно не учитывать той громадной исследовательской работы, которая привела к утверждению системного взгляда на химические знания. Уже с первых шагов химики на интуитивном и эмпирическом уровне поняли, что свойства простых веществ и химических соединений зависят от тех неизменных начал или носителей, которые впоследствии стали называть элементами. Выявление и анализ этих элементов, раскрытие связи между ними и свойствами веществ охватывает значительный период в истории химии, начиная от гипотезы Роберта Бойля (1627-1691) и кончая современными представлениями о химических элементах как разновидностях изотопов, т.е. атомов, обладающих одинаковым зарядом ядра и отличающихся по массе. Этот первый концептуальный уровень можно назвать исследованием различных свойств веществ в зависимости от их химического состава, определяемого их элементами. Здесь мы видим поразительную аналогию с той концепцией атомизма, о которой шла речь в предыдущей главе. Химики, как и физики, искали ту первоначальную основу или элемент, с помощью которых пытались объяснить свойства всех простых и сложных веществ.
Второй концептуальный уровень познания свойств связан с исследованием структуры,т.е. способа взаимодействия элементов веществ. Эксперимент и производственная практика 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. Именно поэтому в процессе познания и использования химических явлений необходимо было учитывать их структуру, т. е. характер взаимодействия составных элементов вещества.
Третий уровень познания представляет собой исследование внутренних механизмов и условий протекания химических процессов, таких, как температура, давление, скорость протекания реакций и некоторые другие. Все эти факторы оказывают громадное влияние на характер процессов и объем получаемых веществ, что имеет первостепенное значение для массового производства.
Наконец, четвертый концептуальный уровень является дальнейшим развитием предыдущего уровня, связанным с более глубоким изучением природы реагентов, участвующих в химических реакциях, а также применением катализаторов, значительно ускоряющих скорость их протекания. На этом Уровне мы встречаемся уже с простейшими явлениями самоорганизации, изучаемыми синергетикой.
13.Молекулярно-генетический уровень биологических структур.
Представление о структурных уровнях организации живых систем сформировалось под влиянием открытия клеточной теории строения живых тел. В середине прошлого века клетка рассматривалась как последняя единица живой материи, наподобие атома неорганических тел. Из клеток благодаря соответствующему принципу упорядоченности мыслились построенными все живые системы различного уровня организованности. Такие идеи высказывал, например, один из создателей клеточной теории МаттиасШлейден (1804—1881). Другой выдающийся биолог Эрнст Геккель (1834—1919) шел дальше и выдвинул гипотезу, согласно которой протоплазма клетки также обладает определенной структурой и состоит из субмикроскопических частей. Таким образом, в живой системе можно выделить новый структурный уровень организации.
ОНТОГЕНЕЗ (от греческого on, родительный падеж ontos — сущее и ...генез), онтогения, индивидуальное развитие особи, вся совокупность её преобразований от зарождения (оплодотворение яйцеклетки, начало самостоятельной жизни органа вегетативного размножения или деление материнской одноклеточной особи) до конца жизни (смерть или новое деление особи). Термин «Онкогенез» введён Э. Геккелем (1866).
Уровни организации живой материи — иерархически соподчиненные уровни организации биосистем, отражающие уровни их усложнения. Чаще всего выделяют шесть основных структурных уровней жизни: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический и биосферный
14.Эволюция представления о биосфере.
Биосфера- сфера жизни.
Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж.Б. Ламарк (1744 1829 гг.). Он подчёркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.
Концепция В.И. Вернадского о биосфере
Выдающийся российский учёный Владимир Иванович Вернадский (1863 - 1945 п.) конкретно исследовал, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре.
Биосферой называется вся совокупность живых организмов на Земле и всё объёмное пространство, заселённое ими, находящееся под их воздействием и занятое продуктами их деятельности.
Кроме растений и животных, Вернадский включает сюда и человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных живых существ, во-первых, своей интенсивностью, увеличивающейся с ходом геологического времени; во-вторых, тем воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальное живое вещество. Это воздействие сказывается прежде всего в создании многочисленных новых видов культурных растений и домашних животных. Такие виды не существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо превращаются в дикие породы. Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую работу живого организма (вещества) в неразрывной связи животного, растительного царства и культурного человечества как работу единого целого.
Ноосфера. С геологической точки зрения гораздо более важным был длительный процесс приручения диких стадных животных и создание новых сортов культурных растений. Как известно, именно этот процесс положил начало скотоводству и земледелию, которые исторически привели к первому наиболее значительному разделению общественного труда и систематическому обмену его продуктами между различными племенами.
О проблемах экологии по-настоящему заговорили в 70-е годы нашего века, когда не только специалисты, но и рядовые граждане почувствовали, какую возрастающую угрозу несёт нынешнему и будущим поколениям техногенная цивилизация. Загрязнение атмосферы, отравление рек и озёр, кислотные дожди, всё увеличивающиеся отходы производства, в особенности использованных радиоактивных веществ и многое другое -всё это проблемы сегодняшнего дня. В связи с этим изменился и сам взгляд на предмет экологии.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 635; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!