Зв'язок хімії з іншими науками. Проблема взаємозв'язку та основні моделі співвідношення філософії та природничих наук

Успіхи людини у вирішенні великих і малих проблем виживання значною мірою досягнуто завдяки розвитку хімії. Успіхи багатьох галузей людської дійсності, таких як енергетика, металургія, машинобудування, легка та харчова промисловість та інші, багато в чому залежить від стану та розвитку хімії. Величезне значення хімія має успішної роботи сільськогосподарського виробництва, фармацевтичної промисловості, забезпечення побуту людини. Хімічна промисловість виробляє десятки тисяч найменувань продуктів, багато з яких за технологічними та економічними характеристиками успішно конкурують із традиційними матеріалами, а частина є унікальною за своїми параметрами. Хімія дає матеріали із заздалегідь заданими властивостями, у тому числі й такими, що не зустрічаються в природі.

Хімія як забезпечує виробництво багатьох необхідних продуктів, матеріалів. Багато галузях промисловості широко використовуються такі хімічні методи обробки: відбілювання, фарбування, друкування, що призвело до інтенсифікації процесів підвищення якості.

Хімізація дозволила людині вирішити багато технічних, економічних і соціальних проблем, але масштабність цього процесу торкнулася всі компоненти довкілля: сушу, атмосферу, воду світового океану – впровадилася у природні круговороти речовин. В результаті порушилася рівновага природних процесів на планеті, хімізація стала помітно позначатися на здоров'ї самої людини. У зв'язку з цим виникла самостійна галузь екологічної науки – хімічна екологія.

Фундаментальні засади сучасної хімії

Фундаментальними основами хімії стали квантова механіка, атомна фізика, термодинаміка, статична фізика та фізична кінетика. На основі фізики побудовано теоретичну хімію. На хімічному рівні ми маємо справу з дуже великою кількістю часток, що беруть участь у квантово-механічних процесах обміну електронами (хімічних реакцій).

Базове поняття хімії – валентність – це макроскопічне, хімічне відображення квантово-механічних взаємодій.

Розвиток сучасної хімії, її основні концепції виявилися тісно пов'язаними не лише з фізикою, а й з іншими науками, особливо з біологією.

Сучасний етап розвитку хімії пов'язані з використанням у ній принципів хімізму живої природи.

Поняття «хімічний елемент» та «хімічна сполука» з погляду сучасності

Хімічний елемент – це «цеглинка» речовини. Періодичний закон Д.І. Менделєєва сформулював залежність властивостей хімічних елементів від атомної маси, ознакою елемента стало його місце у періодичній системі, що визначається атомною масою. Фізика допомогла скласти уявлення про атом, як про складну квантово-механічну систему, розкрила зміст періодичного закону на основі будови електронних орбіт всіх елементів.

Сучасне визначення хімічного елемента – це вид атомів із зарядом ядра, тобто. сукупність ізотопів.

А хімічна сполука – це речовина, атоми якого з допомогою хімічних зв'язків об'єднані в молекули, макромолекули, монокристали чи інші квантово-механічні системи, тобто. головною стала фізична природа сил, що з'єднує атоми молекули, обумовлена ​​хвильовими властивостями валентних електронів.

Вчення про хімічні процеси

Вчення про хімічні процеси є областю глибокого взаємопроникнення фізики, хімії та біології. В основі цього вчення знаходиться хімічна термодинаміка та кінетика, які однаково відносяться і до хімії, і до фізики.

Предметом вивчення є умови протікання хімічних реакцій, такі фактори як температура, тиск та ін.

Жива клітина, досліджувана біологічної наукою, є мікроскопічний хімічний реактор, у якому відбуваються перетворення, вивчені хімією.

Вивчаючи ці процеси, сучасна хімія переймає у живої природи досвід, необхідний отримання нових речовин і матеріалів.

Основою хімії живого є каталітичні хімічні реакції.

Більшість сучасних хімічних технологій реалізується з використанням каталізаторів – речовин, які збільшують швидкість реакції, не витрачаючись у ній.

У сучасній хімії набув розвитку напрямок, принципом якого є енергетична активація реагенту (тобто подача енергії ззовні) до стану повного розриву вихідних зв'язків. Це хімія екстремальних станів, що використовує високі температури, великий тиск, випромінювання з великою величиною енергії кванта.

Наприклад, плазмохімія – хімія на основі плазмового стану реагентів, еліонні технології – активація процесу досягається за рахунок спрямованих електронних чи іонних пучків.

Ефективність технології з урахуванням хімії експериментальних станів дуже висока. Вони характеризуються енергозбереженням, високою продуктивністю, високою автоматизацією та простотою управління технологічним процесом, а також невеликим розміром технологічних установок.

Хімія як наука тісно пов'язана із хімією як виробництвом. Основна мета сучасної хімії, навколо якої будується вся дослідницька робота, полягає у дослідженні генези (походження) властивостей речовин та розробки на цій основі методів отримання речовин із заздалегідь заданими властивостями.

Якість підготовки інженерів істотно залежить від рівня їхньої освіти в галузі фундаментальних наук: математики, фізики та хімії. Роль і місце хімії в системі природничих дисциплін визначається тим, що в галузі матеріального виробництва людині завжди доводиться мати справу з речовиною.

У повсякденному житті ми спостерігаємо, що речовини зазнають різних змін: сталевий предмет у вологому повітрі покривається іржею; дрова в печі згоряють, залишаючи лише невелику купу золи; бензин у двигуні автомобіля згоряє, при цьому в довкілля надходить близько двохсот різних речовин, у тому числі токсичних та канцерогенних; опале листя дерев поступово зтліє, перетворюючись на перегній, і т.д.

p align="justify"> Пізнання властивостей речовини, будови, хімічної природи його частинок, механізмів їх взаємодії, можливих шляхів перетворення однієї речовини в іншу, - ці проблеми становлять предмет хімії.

Хімія – це наука про речовини та закони їх перетворень.

Як із галузей природознавства, хімія пов'язані з іншими природничими науками. Хімічні зміни завжди супроводжуються фізичними змінами. Широке застосування фізичних методів дослідження та математичного апарату в хімії зблизило її з фізикою та математикою. Хімія також пов'язана з біологією, оскільки біологічні процеси супроводжуються безперервними хімічними перетвореннями. Хімічні методи використовують із вирішення проблем геології. Зв'язок між різними природничими науками дуже тісний, на стиках наук виникають нові науки, наприклад, ядерна хімія, біохімія, геохімія, космохімія і т.д.

Вивчення хімічними методами низки технічних проблем пов'язує хімію з інженерно – технічними та спеціальними дисциплінами, необхідними практичної діяльності інженера. Так, виробництво сталі та інших сплавів, чистих металів та напівпровідників, вироблення з них виробів та їх подальше використання, експлуатація різних механізмів у відповідних газових та рідких середовищах – все це вимагає конкретних хімічних знань та вміння застосувати їх на практиці.

Немає майже жодної галузі виробництва, не пов'язаної із застосуванням хімії. Природа дає нам вихідну сировину: дерево, руду, нафту, газ та ін. Піддаючи природні матеріали хімічній переробці, людина отримує різноманітні речовини, необхідні для сільського господарства, промисловості, домашнього вжитку: добрива, метали, пластичні маси, фарби, лікарські речовини, мило , соду і т.д. Хімія потрібна людству для того, щоб отримати з природних речовин все необхідне - метали, цемент і бетон, кераміку, фарфор і скло, каучук, пластмаси, штучні волокна, фармацевтичні засоби. Для хімічної переробки природної сировини необхідно знати загальні закони перетворення речовин, а знання дає хімія.

У сучасних умовах, коли стало ясно, що запаси багатьох природних ресурсів обмежені і не відновлюються, коли навантаження на навколишнє середовище з боку людини стало настільки великим, а здатність природи до самоочищення обмежена, на перший план висувається низка принципово нових проблем, вирішення яких неможливе без хімічні знання. До них насамперед належать питання охорони навколишнього середовища та дотримання екологічних вимог у нових технологічних процесах, створення замкнутих виробничих циклів та безвідходних технологій, теоретичне обґрунтування та розробка енерго- та ресурсозберігаючих технологій. p align="justify"> Реалізація вимог до високої якості продукції та її довговічності немислима без розуміння того, що контроль за хімічним складом є найважливішим етапом технологічного циклу. Боротьба з корозією матеріалів, виробів їх, нові методи обробки поверхонь вимагають від інженера глибокого розуміння сутності хімічних процесів.

Вказані вище проблеми під силу вирішити всебічно грамотним інженерам, здатним поряд з іншими завданнями розбиратися та самостійно орієнтуватися у хімічних питаннях.

Основні поняття хімії

Об'єктом вивчення хімії є хімічні елементи та його сполуки.

Хімічним елементом називають вид атомів із однаковим зарядом ядер. Атом - найменша частка елемента, що має його хімічні властивості.

Молекулою називають найменшу частинку індивідуальної речовини, здатну до самостійного існування, що володіє її основними хімічними властивостями і складається з однакових чи різних атомів.

Якщо молекули складаються з однакових атомів, то речовину називають простою або елементарноюнаприклад He, Ar, H 2 , O 2 , S 4 . Проста речовина є формою існування хімічного елемента у вільному стані. Якщо молекула речовини складається з різних атомів, то речовину називають складною (або хімічною сполукою)наприклад CO, H 2 O , H 3 PO 4 .

Хімічні властивості речовини характеризують його здатність брати участь у хімічних реакціях, тобто у процесах перетворення одних речовин на інші.

Маси атомів молекул дуже малі. Наприклад, маси окремих атомів становлять 10 -24 - 10 -22 р. Маси атомів, молекул виражають або у відносних одиницях (через масу якогось одного певного виду атома), або в атомних одиницях маси (а.е.м.).

1а.е.м.-це 1/12 частина маси атома ізотопу вуглецю З. 1а.е.м. = 1.66053 * 10 -24 р.

Значення відносної атомної (A r) або молекулярної маси (M r) показує, у скільки разів маса атома або молекули більша ніж 1/12 частина маси атома ізотопу вуглецю С (вуглецева шкала атомних мас). A r та М r – безрозмірні. Значення А r наводяться у періодичній системі елементів Д.І. Менделєєва під символом елемент. Чисельно Ар і А (а.е.м.) збігаються. Знаючи відносну атомну масу, можна знайти і масу атома, виражену в грамах. Так, маса атома вуглецю-12 г дорівнює: 12* 1.66053*10 -24 = 1.992636*10 -23 г . Маса молекули дорівнює сумі мас атомів, що входять до її складу.

Кількість речовини (n;n) – це кількість структурних одиниць (атомів, молекул, іонів, еквівалентів, електронів тощо.) у системі. Одиницею виміру кількості речовини є моль. Міль – кількість речовини, яка містить стільки певних структурних одиниць, скільки атомів міститься в 12 г ізотопу вуглецю 12 С. моль-1.

Кількість речовини (n) дорівнює відношенню числа структурних одиниць (атомів, молекул, іонів, еквівалентів, електронів тощо) у системі (N) до їх числа в 1 молі речовини (N А):

Молярна маса (М) – це маса 1 моль речовини, що дорівнює відношенню маси речовини (m) до її кількості (n):

Основною одиницею виміру молярної маси є г/моль (кг/моль). Молярна маса речовини, виражена в грамах, чисельно дорівнює відносної молекулярної маси цієї речовини.

Молярний об'єм (V м) – це об'єм, що займає 1 моль газоподібної речовини, що дорівнює відношенню об'єму газоподібної речовини (V) до її кількості():

За н.у. (273,15 К та 101,325 кПа) для будь-якої речовини в газоподібному стані V м = 22,4 л/моль.

Еквівалент (Е) – це реальна або умовна частка речовини, яка може замінювати, приєднувати, вивільняти або бути якимось іншим чином еквівалентна (рівноцінна) одному іону водню в кислотно-основних або іонно-обмінних реакціях або одному електрону в окисно-відновних реакціях(ЗВР). Еквівалент безрозмірний, його склад виражають за допомогою знаків і формул так само, як у молекулах, атомах або іонах.

Для того щоб визначити формули еквівалента речовини та правильно записати її хімічну формулу, треба виходити з конкретної реакції, в якій бере участь дана речовина.

Розглянемо кілька прикладів визначення формули еквівалента:

А. 2NaOH+H 2 SO 4 =2H 2 O+Na 2 SO 4 .

Коротке іонно-молекулярне рівняння процесу:

2OH - +2H + = 2H2O.

У цій іонообмінної реакції беруть участь два іони водню. На один іон водню доводиться:

NaOH+1/2H 2 SO 4 =H 2 O+1/2Na 2 SO 4 ,

тобто. одному іону водню відповідає: одна молекула NaOH, 1/2 молекули H 2 SO 4 одна молекула H 2 O, 1/2 молекули Na 2 SO 4 тому Е(NaOH)=NaOH; Е(H 2 SO 4)=1/2H 2 SO 4; Е(H 2 O)=H 2 O; Е(Na 2 SO 4)=1/2Na 2 SO 4 .

Б. Zn+2HCl=ZnCl 2 +H 2

Іонно-електронні рівняння процесів окислення, відновлення:

У цій ОВР беруть участь два електрони. На один електрон доводиться:

1/2Zn+HCl=1/2ZnCl 2 +1/2H 2 ,

тобто. одному електрону відповідає 1/2 атома Zn, одна молекула HСl,1/2 молекули ZnCl 2 і 1/2 молекули Н 2 тому Е(Zn) = 1/2Zn; Е(HCl) = HCl; Е(ZnCl 2) = 1/2ZnCl 2; Е(H2) = 1/2H2.

Число, що означає, яка частка від реальної частки еквівалентна одному іону водню або одному електрону, отримало назву фактора еквівалентності f е. Наприклад, у реакціях f е (Zn) = 1/2, f е (NaOH) = 1.

Для окисно-відновних реакцій використовують поняття "еквівалентне число" (Z), яке дорівнює числу електронів, приєднаних однією молекулою окислювача або відданих однією молекулою відновника.

Моль еквівалента – кількість речовини, що містить 6,02*10 23 еквівалентів. Масу одного моля еквівалента речовини називають молярною масою еквівалента речовини (Ме),вимірюють у г/моль і розраховують за формулами:

М е = m/n е; Ме =f е *М,

де М – молярна маса речовини, г/моль; ν е – кількість еквівалента речовини, моль.

Для розрахунку молярної маси еквівалента речовини можна використовувати такі формули:

1. Для простої речовини:

М е = МА/В, f е = 1/В,

де М А – молярна маса атомів цієї речовини; В – валентність атома, наприклад, Ме (Al) = 27/3 = 9 г/моль.

2. Для складної речовини:

М е = М / В * n, f е = 1 / В * n,

де В – валентність функціональної групи; n – кількість функціональних груп у формулі молекули речовини.

Для кислот функціональною групою є іон водню, для основ – іон гідроксилу, для солей – іон металу, для оксидів – оксидоутворюючий елемент.

Ме кислоти = М кислоти / основність кислоти.

Основність кислоти визначається числом протонів, що віддає молекула кислоти, реагуючи з основою.

Наприклад, Ме (H 2 SO 4)=98/2=49 г/моль.

М е основи = М основи / кислотність основи.

Кислотність основи визначається числом протонів, що приєднуються молекулою основи при взаємодії його з кислотою.

Наприклад, Ме (NaOH)=40/1=40 г/моль.

М е солі = М солі / (число атомів металу * валентність металу).

Наприклад, Ме (Al 2 (SO 4) 3)=342/(2*3)=57 г/моль.

М е оксиду = М оксиду / (кількість атомів оксидоутворюючого елемента * валентність елемента).

Наприклад, Ме (Al 2 O 3)=102/(2*3)=17 г/моль.

У загальному випадку молярна маса еквівалента хімічної сполуки дорівнює сумі молярних мас еквівалентів складових його частин.

3. Для окислювача, відновника:

де Z - Еквівалентне число (Z = 1 / f е).

Як відомо, моль будь-якого газу за нормальних умов (Т=273,15 К, Р=101,325 кПа або 760 мм рт. ст.) займає об'єм, що дорівнює 22,4 л; цей обсяг називається молярним об'ємом V м. Виходячи з цієї величини, можна розрахувати обсяг одного моля еквівалента газу (V е, л/моль) за нормальних умов. Наприклад, для водню Е(Н 2)=1/2Н 2 , моль еквівалента водню вдвічі менше його моля молекул і тому обсяг одного моля еквівалента водню також вдвічі менше його молярного об'єму: 22,4 л/2=11, 2 л. Для кисню Е(О 2)=1/4 Про 2 звідси об'єм одного моля еквівалента кисню в чотири рази менше його молярного об'єму: 22,4 л/4=5,6 л.

У випадку: V е =f э *V м; V е = V/.

Основні закони хімії

1. Закон збереження маси речовин(М.В. Ломоносов; 1756 р.):

маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися в результаті реакції.

2. Закон сталості складу.

Має різні формулювання:

Склад сполук молекулярної структури є постійним незалежно від способу отримання (точніше сучасне формулювання);

- будь-яка складна речовина незалежно від способу її одержання має постійний якісний та кількісний склад.;

Співвідношення між масами елементів, що входять до складу цієї сполуки, постійні і не залежать від способу отримання цієї сполуки.

3. Закон кратних відносин(Дальтон, 1803 р.):

якщо два елементи утворюють один з одним кілька хімічних сполук, то маси одного з елементів, що припадають у цих сполуках на ту саму масу іншого, відносяться між собою як невеликі цілі числа.

Закон свідчив, що елементи входять до складу сполук лише певними порціями, підтвердив атомістичні уявлення. Найменша кількість елемента, що входить у з'єднання, - це атом. Отже, з'єднання може вступати тільки ціле число атомів, а не дробове. Наприклад, масові співвідношення З:О в оксидах 2 і СО рівні 12:32 і 12:16. Отже, масове відношення кисню, пов'язане з постійною масою вуглецю в 2 і СО, дорівнює 2:1.

4. Закон об'ємних відносин(Закон Гей-Люссака):

обсяги вступають у реакцію газів відносяться один до одного і до обсягів газоподібних продуктів, що утворюються реакції як невеликі цілі числа.

5.Закон Авогадро( 1811 р.) :

в рівних обсягах будь-яких газів, взятих при одній і тій же температурі і при однаковому тиску, міститься одне й те число молекул.Постійна Авогадро N A = 6,02*10 23 моль -1 – кількість структурних одиниць щодо одного моле речовини.

Наслідки із закону Авогадро:

а) при певних температурі та тиску 1 моль будь-якої речовини в газоподібному стані займає один і той же обсяг;

б) за н.у. (273,15 К та 101,325 кПа) молярний об'єм (V м) будь-якого газу дорівнює 22,4 л моль.

6. Рівняння стану ідеального газу – Менделєєва-Клапейрона:

де Р - тиск газу, Па; V - обсяг газу, м 3; m – маса речовини, г; М – його молярна маса, г/моль; Т - абсолютна температура, К; R – універсальна постійна газова, рівна 8,314 Дж/моль*К.

7. Закон парціальних тисків(Закон Дальтона):

Тиск суміші газів, що хімічно не взаємодіють один з одним, дорівнює сумі парціальних тисків газів, що становлять суміш..

8. Закон еквівалентів.

Має кілька формулювань:

1) маси речовин, що беруть участь у реакції, пропорційні їх молярним масам еквівалента.:

m 1 / m 2 = M Е1 / M Е2 = ...;

2) всі речовини реагують між собою в еквівалентних кількостях,тобто. кількості молей еквівалента речовин, що у реакції, рівні між собою:

ν е1 = е2 = …;

m 1 / M Е1 = m 2 / M Е2 = .... .

3) для реагуючих речовин, що знаходяться в розчині, закон еквівалентівзаписують наступним чином:

З Е 1 * V 1 = C Е 2 * V 2

де СЕ 1 , СЕ 2 – нормальні концентрації або молярні концентрації еквівалента першого та другого розчинів, моль/л; V 1 і V 2 - обсяги реагуючих розчинів, л.

Необхідність міжпредметних зв'язків у навчанні безперечна. Послідовне та систематичне їх здійснення значно посилює ефективність навчально-виховного процесу, формує діалектичний спосіб мислення учнів. До того ж міжпредметні зв'язки - неодмінна дидактична умова розвитку в учнів інтересу до знань основ наук, зокрема й природних.

Ось що показав аналіз уроків фізики, хімії та біології: здебільшого вчителі обмежуються лише фрагментарним включенням міжпредметних зв'язків (МПС). Іншими словами, лише нагадують факти, явища чи закономірності із суміжних предметів.

Вчителі рідко включають учнів у самостійну роботу із застосування міжпредметних знань і умінь щодо програмного матеріалу, соціальній та процесі самостійного перенесення раніше засвоєних знань у нову ситуацію. Наслідок - невміння хлопців здійснювати перенесення та синтез знань із суміжних предметів. Немає і наступності у навчанні. Так, вчителі біології безперервно «забігають уперед», знайомлячи учнів із різними фізико-хімічними процесами, які у живих організмах, без опори на фізичні і хімічні поняття, що мало сприяє усвідомленому засвоєнню біологічних знань.

Загальний аналіз підручників дозволяє відзначити: багато фактів і понять викладаються в них неодноразово з різних дисциплін, причому повторне їх викладення практично мало чого додає до знань учнів. Більше того, найчастіше те саме поняття різними авторами інтерпретується по-різному, тим самим ускладнюючи процес їх засвоєння. Часто у підручниках використовуються маловідомі учням терміни, у яких мало завдань міжпредметного характеру. Багато авторів майже не згадують про те, що якісь явища, поняття вже вивчалися в курсах суміжних предметів, не вказують на те, що дані поняття будуть більш детально розглянуті щодо іншого предмета. Аналіз нині діючих програм з природних дисциплін дозволяє зробити висновок про те, що міжпредметним зв'язкам не приділяється належної уваги. Лише у програмах із загальної біології 10-11 класів (В.Б. Захаров); "Людина" (В.І. Сивоглазов) є спеціальні розділи "Міжпредметні зв'язки" із зазначенням на фізичні та хімічні поняття, закони та теорії, що є фундаментом при формуванні біологічних понять. У програмах з фізики та хімії таких розділів немає, і вчителям доводиться самим встановлювати необхідні МПС. І це завдання складна - координувати матеріал суміжних предметів в такий спосіб, щоб забезпечити єдність в інтерпретації понять.

Міжпредметні зв'язки фізики, хімії та біології могли б встановлюватися значно частіше та ефективніше. Вивчення процесів, що протікають на молекулярному рівні, можливе лише за умови залучення знань молекулярної біофізики, біохімії, біологічної термодинаміки, елементів кібернетики, що взаємно доповнюють один одного. Ця інформація розосереджена за курсами фізики та хімії, але тільки в курсі біології з'являється можливість розглянути складні для учнів питання, використовуючи міжпредметні зв'язки. Крім того, з'являється можливість відпрацювати поняття, загальні для циклу природних дисциплін, такі як речовина, взаємодія, енергія, дискретність та ін.

p align="justify"> При вивченні основ цитології міжпредметні зв'язки встановлюються з елементами знань біофізики, біохімії, біокібернетики. Так, наприклад, клітина може бути представлена ​​як механічна система, і в цьому випадку розглядаються її механічні параметри: густина, пружність, в'язкість і т. д. Фізико-хімічні характеристики клітини дозволяють розглядати її як дисперсну систему, сукупність електролітів, напівпроникних мембран. Без поєднання «таких образів» навряд чи можна сформувати поняття про клітину як складну біологічну систему. У розділі «Основи генетики та селекції» МПС встановлюються між органічною хімією (білки, нуклеїнові кислоти) та фізикою (основи молекулярно-кінетичної теорії, дискретність електричного заряду та ін.).

Вчитель має заздалегідь запланувати можливість здійснення як попередніх, і перспективних зв'язків біології з відповідними розділами фізики. Інформація з механіки (властивості тканин, рух, пружні властивості судин і серця тощо) дає можливість розглядати фізіологічні процеси; про електромагнітне поле біосфери - для пояснення фізіологічних функцій організмів. Таке значення мають і багато питань біохімії. Вивчення складних біологічних систем (біогеоценози, біосфера) пов'язане з необхідністю засвоєння знань про способи обміну інформацією між окремими особами (хімічною, оптичною, звуковою), але для цього знову ж таки необхідно використовувати знання з фізики та хімії.

Використання міжпредметних зв'язків - одне з найскладніших методичних завдань учителя хімії. Вона вимагає знання змісту програм та підручників з інших предметів. Реалізація міжпредметних зв'язків у практиці навчання передбачає співпрацю вчителя хімії з учителями інших предметів.

Вчитель хімії розробляє індивідуальний план реалізації міжпредметних зв'язків у курсі хімії. Методика творчої роботи вчителя у цьому плані проходить такі етапи:

• 1. Вивчення програми з хімії, її розділу «Міжпредметні зв'язки», програм та підручників з інших предметів, додаткової наукової, науково-популярної та методичної літератури;
• 2. Поурочне планування міжпредметних зв'язків із використанням курсових та тематичних планів;
• 3. Розробка засобів та прийомів реалізації міжпредметних зв'язків на конкретних уроках (формулювання міжпредметних пізнавальних завдань, домашніх завдань, підбір додаткової літератури для учнів, підготовка необхідних підручників та наочних посібників з інших предметів, розробка методичних прийомів їх використання);
• 4. Розробка методики підготовки та проведення комплексних форм організації навчання (узагальнюючих уроків з міжпредметними зв'язками, комплексних семінарів, екскурсій, занять гуртка, факультативу з міжпредметних тем тощо);
• 5. Розробка прийомів контролю та оцінки результатів здійснення міжпредметних зв'язків у навчанні (питання та завдання на виявлення умінь учнів встановлювати міжпредметні зв'язки).

Планування міжпредметних зв'язків дозволяє вчителю успішно реалізувати їх методологічні, освітні, розвиваючі, виховні та конструктивні функції; передбачити все розмаїття їх видів під час уроків, у домашній і позакласної роботі учнів.

Для встановлення міжпредметних зв'язків необхідно здійснити відбір матеріалів, тобто визначити ті хімії, які тісно переплітаються з темами з курсів інших предметів.

Курсове планування передбачає короткий аналіз змісту кожної навчальної теми курсу з урахуванням внутрішньопредметних та міжпредметних зв'язків.

Для успішного здійснення міжпредметних зв'язків вчитель хімії, біології та фізики повинен знати та вміти:

Когнітивний компонент

• · Зміст та структуру курсів суміжних предметів;
• · Здійснювати узгодження в часі вивчення суміжних предметів;
• · Теоретичні основи проблеми МПС (види класифікацій МПС, способи їх реалізації, функції МПС, основні компоненти МПС тощо);
• · Забезпечувати наступність у формуванні загальних понять, вивченні законів і теорій; використовувати загальні підходи до формування умінь і навичок навчального праці в учнів, наступності у розвитку;
• · Розкривати взаємозв'язки явищ різної природи, що вивчаються суміжними предметами;
• · Формулювати конкретні навчально-виховні завдання, виходячи з цілей МПС фізики, хімії, біології;
• · Аналізувати навчальну інформацію суміжних дисциплін; рівень сформованості міжпредметних знань та вмінь у учнів; ефективність методів навчання, форм навчальних занять, засобів навчання на основі МПС.

Конструктивний компонент

• · Формувати систему цілей та завдань, що сприяють реалізації МПС;
• · Планувати навчально-виховну роботу, спрямовану на реалізацію МПС; виявляти виховні та розвиваючі можливості МПС;
• · конструювати зміст міжпредметних та інтегративних уроків, комплексних семінарів тощо. Передбачати труднощі та помилки, які можуть виникнути у учнів для формування міжпредметних знань і умінь;
• · Конструювати методичне оснащення уроків, вибирати найбільш раціональні форми та методи навчання на основі МПС;
• · Планувати різні форми організації навчально-пізнавальної діяльності; конструювати дидактичне оснащення навчальних занять. Організаційний компонент
• · Організовувати навчально-пізнавальну діяльність учнів залежно від цілей та завдань, від їх індивідуальних особливостей;
• · Формувати пізнавальний інтерес учнів до предметів природного циклу на основі МПС;
• · Організовувати та керувати роботою між предметних гуртків та факультативів; володіти навичками НЗТ; методами управління діяльністю учнів.

Комунікативний компонент

• · Психологію спілкування; психолого-педагогічні засади формування міжпредметних знань та умінь; психологічні особливості учнів;
• · орієнтуватися у психологічних ситуаціях у учнівському колективі; встановлювати міжособистісні стосунки у класі;
• · Встановлювати міжособистісні відносини з вчителями суміжних дисциплін у діяльності щодо спільної реалізації МПС.

Орієнтаційний компонент

• · теоретичні основи діяльності щодо встановлення МПС при вивченні предметів природного циклу;
• · орієнтуватися у навчальному матеріалі суміжних дисциплін; у системі методів та форм навчання, що сприяють успішній реалізації МПС.

Мобілізаційний компонент

• · Адаптувати педагогічні технології для реалізації МПС фізики, хімії, біології; запропонувати авторську або підібрати найбільш адекватну методику формування міжпредметних знань та умінь у процесі навчання фізики, хімії, біології;
• · Розробити авторську або адаптувати традиційні методики вирішення завдань міжпредметного змісту;
• · Опанувати методику проведення комплексних форм навчальних занять; вміти організувати самоосвітню діяльність з оволодіння технологією реалізації МПС у навчанні фізики, хімії та біології.

Дослідницький компонент

• · Аналізувати та узагальнювати досвід своєї роботи з реалізації МПС; узагальнювати та впроваджувати досвід своїх колег; провести педагогічний експеримент; аналіз своїх результатів;
• · Організувати роботу з методичної теми МПС.

Цю професіограму можна як основу побудови процесу підготовки вчителів фізики, хімії та біології до діяльності з реалізації МПС, як і критерій з метою оцінки якості їх підготовки.

Використання у вивченні хімії міжпредметних зв'язків дозволяє з першого курсу ознайомити студентів із предметами, які вони вивчатимуть на старших курсах: електротехніка, менеджмент, економіка, матеріалознавство, деталі машин, промислова екологія тощо. Вказуючи на уроках хімії, для чого і в яких предметах студентам знадобляться ті чи інші знання, педагог мотивує запам'ятовування матеріалу не тільки на один урок для отримання оцінки, а й змінює особисті інтереси студентів нехімічних спеціальностей.

Взаємозв'язок хімії та фізики

Поряд із процесами диференціації самої хімічної науки, нині йдуть в інтеграційні процеси хімії з іншими галузями природознавства. Особливо інтенсивно розвиваються взаємозв'язки між фізикою та хімією. Цей процес супроводжується виникненням нових і нових суміжних фізико-хімічних галузей знання.

Вся історія взаємодії хімії фізики повна прикладів обміну ідеями, об'єктами та методами дослідження. На різних етапах свого розвитку фізика постачала хімію поняттями та теоретичними концепціями, що надали сильний вплив на розвиток хімії. При цьому чим більше ускладнювалися хімічні дослідження, тим більше апаратура та методи розрахунків фізики проникали в хімію. Необхідність вимірювання теплових ефектів реакції, розвиток спектрального та рентгеноструктурного аналізу, вивчення ізотопів та радіоактивних хімічних елементів, кристалічних решіток речовини, молекулярних структур зажадали створення та призвели до використання найскладніших фізичних приладів еспектроскопів, мас-спектрографів, дифракційних решіток, електронних мікроскопів.

Розвиток сучасної науки підтвердив глибокий зв'язок між фізикою та хімією. Зв'язок цей носить генетичний характер, тобто утворення атомів хімічних елементів, з'єднання їх у молекули речовини відбулося на певному етапі розвитку неорганічного світу. Також цей зв'язок ґрунтується на спільності будови конкретних видів матерії, в тому числі й молекул речовин, що складаються зрештою з тих самих хімічних елементів, атомів і елементарних частинок. Виникнення хімічної форми руху в природі викликало подальший розвиток уявлень про електромагнітну взаємодію, що вивчається фізикою. На основі періодичного закону нині здійснюється прогрес у хімії, а й у ядерної фізиці, межі якої виникли такі змішані фізико-хімічні теорії, як хімія ізотопів, радіаційна хімія.

Хімія і фізика вивчають практично одні й самі об'єкти, але кожна з них бачить у цих об'єктах свій бік, свій предмет вивчення. Так, молекула є предметом вивчення як хімії, а й молекулярної фізики. Якщо перша вивчає її з погляду закономірностей утворення, складу, хімічних властивостей, зв'язків, умов її дисоціації на складові атоми, то остання статистично вивчає поведінку мас молекул, що зумовлює теплові явища, різні агрегатні стани, переходи з газоподібної до рідкої та твердої фази та назад. , явища, не пов'язані зі зміною складу молекул та їх внутрішньої хімічної будови Супровід кожної хімічної реакції механічним переміщенням мас молекул реагентів, виділення чи поглинання тепла за рахунок розриву чи утворення зв'язків у нових молекулах переконливо свідчать про тісний зв'язок хімічних та фізичних явищ. Так, енергетика хімічних процесів тісно пов'язана із законами термодинаміки. Хімічні реакції, що протікають із виділенням енергії зазвичай у вигляді тепла та світла, називаються екзотермічними. Існують також ендотермічні реакції, що протікають із поглинанням енергії. Все сказане не суперечить законам термодинаміки: у разі горіння енергія вивільняється одночасно із зменшенням внутрішньої енергії системи. У ендотермічних реакціях йде підвищення внутрішньої енергії системи з допомогою припливу тепла. Вимірюючи кількість енергії, що виділяється під час реакції (тепловий ефект хімічної реакції), можна судити про зміну внутрішньої енергії системи. Він вимірюється у кілоджоулях на моль (кДж/моль).

Ще один приклад. Окремим випадком першого початку термодинаміки є закон Гесса. Він говорить, що тепловий ефект реакції залежить тільки від початкового та кінцевого стану речовин і не залежить від проміжних стадій процесу. Закон Гесса дозволяє обчислити тепловий ефект реакції в тих випадках, коли його безпосередній вимір чомусь неможливий.

З виникненням теорії відносності, квантової механіки та вчення про елементарні частинки розкрилися ще глибші зв'язки між фізикою та хімією. Виявилося, що розгадка пояснення істоти властивостей хімічних сполук, самого механізму перетворення речовин лежить у будові атомів, в квантово-механічних процесах його елементарних частинок і особливо електронів зовнішньої оболонки. молекул органічних та неорганічних сполук тощо.

У сфері зіткнення фізики та хімії виник та успішно розвивається такий порівняно молодий розділ з числа основних розділів хімії як фізична хімія, яка оформилася наприкінці XIX ст. внаслідок успішних спроб кількісного вивчення фізичних властивостей хімічних речовин та сумішей, теоретичного пояснення молекулярних структур. Експериментальною та теоретичною базою для цього послужили роботи Д.І. Менделєєва (відкриття Періодичного закону), Вант-Гоффа (термодинаміка хімічних процесів), С. Арреніуса (теорія електролітичної дисоціації) тощо. Предметом її вивчення стали загальнотеоретичні питання, що стосуються будови та властивостей молекул хімічних сполук, процесів перетворення речовин у зв'язку із взаємною обумовленістю їх фізичними властивостями, вивчення умов протікання хімічних реакцій та фізичних явищ, що відбуваються при цьому. Зараз фізхімія - це різнобічно розгалужена наука, що тісно пов'язує фізику та хімію.

У самої фізичної хімії до теперішнього часу виділилися і цілком склалися як самостійні розділи, що володіють своїми особливими методами та об'єктами дослідження, електрохімія, вчення про розчини, фотохімія, кристалохімія. На початку XX ст. виділилася також у самостійну науку виросла в надрах фізичної хімії колоїдна хімія. З другої половини XX ст. у зв'язку з інтенсивною розробкою проблем ядерної енергії виникли і набули великого розвитку новітні галузі фізичної хімії - хімія високих енергій, радіаційна хімія (предметом її вивчення є реакції, що протікають під дією іонізуючого випромінювання), хімія ізотопів.

Фізична хімія сприймається зараз як найбільш широкий загальнотеоретичний фундамент усієї хімічної науки. Багато її вчення та теорії мають велике значення для розвитку неорганічної та особливо органічної хімії. З виникненням фізичної хімії вивчення речовини стало здійснюватися як традиційними хімічними методами дослідження, як з погляду його складу та властивостей, а й із боку структури, термодинаміки і кінетики хімічного процесу, і навіть із боку зв'язку й залежності останнього від впливу явищ, властивих іншим формам руху (світлове та радіаційне опромінення, світлове та теплове вплив тощо).

Примітно, що у першій половині XX ст. склалася прикордонна між хімією та новими розділами фізики (квантова механіка, електронна теорія атомів та молекул) наука, яку стали пізніше називати хімічною фізикою. Вона широко застосувала теоретичні та експериментальні методи новітньої фізики до дослідження будови хімічних елементів та сполук та особливо механізму реакцій. Хімічна фізика вивчає взаємозв'язок та взаємоперехід хімічної та субатомної форм руху матерії.

У ієрархії основних наук, даної Ф. Енгельсом, хімія безпосередньо сусідить із фізикою. Це сусідство забезпечило ту швидкість і глибину, з якою багато розділів фізики плідно вклинюються в хімію. Хімія межує, з одного боку, з макроскопічною фізикою – термодинамікою, фізикою суцільних середовищ, а з іншого – з мікрофізикою – статичною фізикою, квантовою механікою.

Загальновідомо, як плідними ці контакти виявилися для хімії. Термодинаміка породила хімічну термодинаміку – вчення про хімічні рівноваги. Статична фізика лягла основою хімічної кінетики - вчення про швидкостях хімічних перетворень. Квантова механіка розкрила суть Періодичного закону Менделєєва. Сучасна теорія хімічної будови та реакційної спроможності - це квантова хімія, тобто. додаток принципів квантової механіки до дослідження молекул та «X перетворень».

Ще одним свідченням плідності впливу фізики на хімічну науку є застосування фізичних методів, що все розширюється, в хімічних дослідженнях. Вражаючий прогрес у цій галузі особливо чітко видно з прикладу спектроскопічних методів. Ще зовсім недавно з нескінченного діапазону електромагнітних випромінювань хіміки використовували лише вузьку область видимого і примикає до нього ділянок інфрачервоного та ультрафіолетового діапазонів. Відкриття фізиками явища магнітного резонансного поглинання призвело до появи спектроскопії ядерного магнітного резонансу, найбільш інформативного сучасного аналітичного методу та методу вивчення електронної будови молекул, та спектроскопії електронного парамагнітного резонансу, унікального методу вивчення нестабільних проміжних частинок. У короткохвильовій області електромагнітних випромінювань виникла рентгенівська та гамма-резонансна спектроскопія, яка зобов'язана своєю появою відкриття Мессбауера. Освоєння синхротронного випромінювання відкрило нові перспективи розвитку цього високоенергетичного розподілу спектроскопії.

Здавалося б, освоєно весь електромагнітний діапазон, і в цій галузі важко чекати подальшого прогресу. Однак з'явилися лазери – унікальні за своєю спектральною інтенсивністю джерела – і разом із ними принципово нові аналітичні можливості. Серед них можна назвати лазерний магнітний резонанс - високочутливий метод реєстрації радикалів, що швидко розвивається, в газі. Інша, воістину фантастична можливість – це штучна реєстрація атомів за допомогою лазера – методика, основна на селективному збудженні, що дозволяє зареєструвати в кюветі лише кілька атомів сторонньої домішки. Вражаючі можливості вивчення механізмів радикальних реакцій дало відкриття явища хімічної поляризації ядер.

Зараз важко назвати область сучасної фізики, яка прямо чи опосередковано не впливала на хімію. Взяти, наприклад, далеку від світу молекул, побудованого з ядер та електронів, фізику нестабільних елементарних частинок. Може здатися дивним, що на спеціальних міжнародних конференціях обговорюється хімічна поведінка атомів, які мають у своєму складі позитрон або мюон, які, в принципі, не можуть дати стійких сполук. Однак унікальна інформація про надшвидкі реакції, які такі атоми дозволяють отримувати, повністю виправдовує цей інтерес.

Оглядаючись історію взаємовідносин фізики і хімії, бачимо, що фізика грала важливу, часом вирішальну роль розвитку теоретичних концепцій і методів дослідження у хімії. Ступінь визнання цієї ролі можна оцінити, переглянувши, наприклад, список лауреатів Нобелівської премії з хімії. Не менше третини у цьому списку - автори найбільших досягнень у галузі фізичної хімії. Серед них - ті, хто відкрив радіоактивність та ізотопи (Резерфорд, М. Кюрі, Содді, Астон, Жоліо-Кюрі та ін.), заклав основи квантової хімії (Полінг та Маллікен) та сучасної хімічної кінетики (Хіншелвуд та Семенов), розвинув нові фізичні методи (Дебай, Гейєровський, Ейген, Норріш та Портер, Герцберг).

Нарешті, слід пам'ятати й те вирішальне значення, яке починає відігравати у розвитку науки продуктивність праці вченого. Фізичні методи зіграли і продовжують грати в цьому відношенні в хімії революціонізуючу роль. Достатньо порівняти, наприклад, час, який витрачав хімік-органік на встановлення будови синтезованої сполуки хімічними засобами і яку він витрачає тепер, володіючи арсеналом фізичних методів. Безперечно, що цей резерв застосування досягнень фізики використовується далеко не достатньо.

Підіб'ємо деякі підсумки. Ми бачимо, що фізика в дедалі більшому масштабі, і дедалі плідніше вторгається в хімію. Фізика розкриває сутність якісних хімічних закономірностей, забезпечує хімію досконалими інструментами дослідження. Зростає відносний обсяг фізичної хімії, і не видно причин, які можуть сповільнити зростання.

Взаємозв'язок хімії та біології

Загальновідомо, що хімія та біологія тривалий час йшли кожна власним шляхом, хоча давньою мрією хіміків було створення в лабораторних умовах живого організму.

Різке зміцнення взаємозв'язку хімії з біологією відбулося результаті створення А.М. Бутлерова теорія хімічної будови органічних сполук. Керуючись цією теорією, хіміки-органіки вступили у змагання із природою. Наступні покоління хіміків виявили велику винахідливість, працю, фантазію та творчий пошук у спрямованому синтезі речовини. Їх задумом було не тільки наслідувати природу, вони хотіли перевершити її. І сьогодні ми можемо впевнено заявити, що у багатьох випадках це вдалося.

Поступальний розвиток науки XIX ст., що призвів до розкриття структури атома та детального пізнання будови та складу клітини, відкрив перед хіміками та біологами практичні можливості спільної роботи над хімічними проблемами вчення про клітину, над питаннями про характер хімічних процесів у живих тканинах, про обумовленість біологічних функцій хімічними реакціями.

Якщо подивитися на обмін речовин в організмі із суто хімічної точки зору, як це зробив А.І. Опарин, ми побачимо сукупність великої кількості порівняно простих і одноманітних хімічних реакцій, які поєднуються між собою у часі, протікають невипадково, а суворої послідовності, у результаті утворюються довгі ланцюга реакцій. І цей порядок закономірно спрямований до постійного самозбереження і самовідтворення всієї живої системи в цілому в умовах довкілля.

Словом, такі специфічні властивості живого, як зростання, розмноження, рухливість, збудливість, здатність реагувати зміни зовнішнього середовища, пов'язані з певними комплексами хімічних перетворень.

Значення хімії серед наук, що вивчають життя, винятково велике. Саме хімією виявлено найважливішу роль хлорофілу як хімічної основи фотосинтезу, гемоглобіну як основи процесу дихання, встановлено хімічну природу передачі нервового збудження, визначено структуру нуклеїнових кислот тощо. Але головне у тому, що об'єктивно у основі біологічних процесів, функцій живого лежать хімічні механізми. Всі функції та процеси, що відбуваються в живому організмі, виявляється можливим викласти мовою хімії, у вигляді конкретних хімічних процесів.

Зрозуміло, було б неправильним зводити явища життя до хімічних процесів. Це було б грубим механістичним спрощенням. І яскравим свідченням цього є специфіка хімічних процесів у живих системах порівняно з неживими. Вивчення цієї специфіки розкриває єдність та взаємозв'язок хімічної та біологічної форм руху матерії. Про це говорять і інші науки, що виникли на стику біології, хімії та фізики: біохімія - наука про обмін речовин і хімічних процесів у живих організмах; біоорганічна хімія - наука про будову, функції та шляхи синтезу сполук, що становлять живі організми; фізико-хімічна біологія як наука про функціонування складних систем передачі інформації та регулювання біологічних процесів на молекулярному рівні, а також біофізика, біофізична хімія та радіаційна біологія.

Найбільшими досягненнями цього процесу стали визначення хімічних продуктів клітинного метаболізму (обміну речовин у рослинах, тваринах, мікроорганізмах), встановлення біологічних шляхів та циклів біосинтезу цих продуктів; було реалізовано їх штучний синтез, зроблено відкриття матеріальних основ регулятивного та спадкового молекулярного механізму, а також значною мірою з'ясовано значення «хімічних процесів» енергетики процесів клітини та взагалі живих організмів.

Нині для хімії особливо важливим стає застосування біологічних принципів, у яких сконцентрований досвід пристосування живих організмів до умов Землі протягом багатьох мільйонів років, досвід створення найдосконаліших механізмів та процесів. На цьому шляху є певні досягнення.

Більше сто років тому вчені зрозуміли, що основою виняткової ефективності біологічних процесів є біокаталіз. Тому хіміки ставлять за мету створити нову хімію, засновану на каталітичному досвіді живої природи. У ній з'явиться нове управління хімічними процесами, де почнуть застосовуватися принципи синтезу собі подібних молекул, за принципом ферментів будуть створені каталізатори з такою різноманітністю якостей, які далеко перевершать існуючі в нашій промисловості.

Незважаючи на те, що ферменти мають спільні властивості, властиві всім каталізаторам, проте вони не тотожні останнім, оскільки функціонують в рамках живих систем. Тому всі спроби використати досвід живої природи для прискорення хімічних процесів у неорганічному світі стикаються із серйозними обмеженнями. Поки що може йтися лише про моделювання деяких функцій ферментів та використання цих моделей для теоретичного аналізу діяльності живих систем, а також частково-практичного застосування виділених ферментів для прискорення деяких хімічних реакцій.

Тут найперспективнішим напрямом, очевидно, є дослідження, орієнтовані застосування принципів біокаталізу в хімії та хімічної технології, навіщо потрібно вивчити весь каталітичний досвід живої природи, зокрема й досвід формування самого ферменту, клітини і навіть організму.

Теорія саморозвитку елементарних відкритих каталітичних систем, у загальному вигляді висунута професором МДУ А.П. Руденко 1964 р., є загальною теорією хімічної еволюції та біогенезу. Вона вирішує питання про рушійні сили та механізми еволюційного процесу, тобто про закони хімічної еволюції, про відбір елементів і структур та їх причинну обумовленість, про висоту хімічної організації та ієрархію хімічних систем як наслідок еволюції.

Теоретичним ядром цієї теорії є положення про те, що хімічна еволюція є саморозвитком каталітичних систем і, отже, еволюціонуючим речовиною є каталізатори. У ході реакції відбувається природний відбір тих каталітичних центрів, які мають найбільшу активність. Саморозвиток, самоорганізація і самоускладнення каталітичних систем відбувається за рахунок постійного припливу енергії, що трансформується. Оскільки основним джерелом енергії є базисна реакція, то максимальні еволюційні переваги отримують каталітичні системи, що розвиваються з урахуванням екзотермічних реакцій. Звідси базисна реакція не лише джерелом енергії, а й знаряддям відбору найпрогресивніших еволюційних змін каталізаторів.

Розвиваючи ці погляди, А.П. Руденко сформулював основний закон хімічної еволюції, згідно з яким із найбільшою швидкістю та ймовірністю утворюються ті шляхи еволюційних змін каталізатора, на яких відбувається максимальне збільшення його абсолютної активності.

Практичним наслідком теорії саморозвитку відкритих каталітичних систем є так звана «нестаціонарна технологія», тобто технологія з умовами реакції, що змінюються. Сьогодні дослідники приходять до висновку, що стаціонарний режим, надійна стабілізація якого здавалася запорукою високої ефективності промислового процесу, є лише окремим випадком нестаціонарного режиму. У цьому виявлено безліч нестаціонарних режимів, сприяють інтенсифікації реакції.

В даний час вже видно перспективи виникнення та розвитку нової хімії, на основі якої будуть створені маловідходні, безвідходні та енергозберігаючі промислові технології.

Сьогодні хіміки дійшли висновку, що, використовуючи самі принципи, у яких побудована хімія організмів, у майбутньому (не повторюючи точно природу) можна буде побудувати принципово нову хімію, нове управління хімічними, процесами, де почнуть застосовуватися принципи синтезу собі подібних молекул. Передбачається створення перетворювачів, що використовують з великим ККД сонячне світло, перетворюючи його на хімічну та електричну енергію, а також хімічну енергію на світ великої інтенсивності.

Висновок

Сучасна хімія представлена ​​безліччю різних напрямів розвитку знань про природу речовини та способи її перетворення. У той же час хімія є не просто сумою знань про речовини, а високо впорядкованою системою знань, що постійно розвивається, що має своє місце в ряді інших природничих наук.

Хімія вивчає якісну різноманітність матеріальних носіїв хімічних явищ, хімічної форми руху матерії. Хоча структурно вона перетинається у певних галузях і з фізикою, і з біологією, і з іншими науками, але зберігає при цьому свою специфіку.

Однією з найбільш істотних об'єктивних підстав виділення хімії як самостійної природничо дисципліни є визнання специфічності хімізму взаємовідносини речовин, що проявляється, перш за все, в комплексі сил і різних типів взаємодій, що зумовлюють існування двох і багатоатомних сполук. Цей комплекс прийнято характеризувати як хімічну зв'язок, що виникає чи розривається під час взаємодії частинок атомного рівня організації матерії. Для виникнення хімічного зв'язку характерний значний перерозподіл електронної густини в порівнянні з простим положенням електронної густини незв'язаних атомів або атомних фрагментів, зближених на відстань зв'язку. Ця особливість найбільш точно відокремлює хімічний зв'язок від різноманітних проявів міжмолекулярних взаємодій.

Те, що відбувається нині неухильне зростання в рамках природознавства ролі хімії як науки супроводжується швидким розвитком фундаментальних, комплексних і прикладних досліджень, прискореною розробкою нових матеріалів із заданими властивостями та нових процесів у галузі технології виробництва та переробки речовин.

Речовина - це те, з чого складаються фізичні тіла.

Речовини дуже багато, і всі вони відрізняються за властивостями. Наприклад, цукор і кухонна сіль - тверді кристалічні речовини білого кольору, але вони відрізняються за смаком та розчинністю у воді; вода і ацетон - безбарвні рідини, але вода не має запаху, а ацетон, який вам відомий як хороший розчинник лаків і фарб, має характерний запах; кисень і водень - безбарвні гази, проте водень у 16 ​​разів легший за кисень.

Одне із завдань хімії - навчитися розрізняти речовини за їх фізичними та хімічними властивостями, а іноді й по фізіологічній дії. Наприклад, усім відома речовина - кухонну сіль - можна охарактеризувати так: тверда речовина білого кольору, солоного смаку, тендітна, розчинна у воді, температура плавлення 801°С, температура кипіння 1465°С.

Інше завдання хімії – отримання різних речовин, багатьох з яких у природі немає: пластмас, деяких мінеральних добрив (суперфосфату, аміачної селітри), засоби захисту рослин, ліків (аспірину, стрептоциду), миючих засобів тощо. Ці речовини одержують шляхом різних хімічних перетворень.

Зв'язок хімії з іншими науками

Хімія - одна з галузей природознавства, вона тісно пов'язана як з іншими науками, так і з усіма галузями народного господарства.

Перетворення одних речовин на інші супроводжуються різними фізичними явищами, наприклад виділенням або поглинанням теплоти. Тому хімікам потрібно знати фізику.

Основою існування живої природи є обмін речовин. Вчений-біолог, який не обізнаний у законах хімії, не зможе зрозуміти і пояснити цей процес.

Хімічні знання потрібні і геологу. Використовуючи їх, він успішно проводитиме пошук корисних копалин. Лікар, фармацевт, косметолог, металург, кулінар, які не мають відповідної хімічної підготовки, не досягнуть вершин майстерності.

Хімія є найточнішою наукою. Перед тим, як здійснити хімічний експеримент і після його завершення, учений-хімік проводить необхідні розрахунки. Їхні результати дають можливість зробити правильні висновки. Тому діяльність хіміка неможлива без знання математики.

Дотик хімії коїться з іншими науками породжує специфічні області взаємного їх проникнення. Так, області переходу між хімією та фізикою представлені фізичною хімією та хімічною фізикою. Між хімією та біологією, хімією та геологією виникли особливі прикордонні області – геохімія, біохімія, біогеохімія, молекулярна біологія. Найважливіші закони хімії формулюються математичною мовою, і теоретична хімія неспроможна розвиватися без математики. Хімія надавала і впливає розвиток філософії і сама відчувала і відчуває її вплив.

Навколишнє середовище все більше забруднюється через внесення надмірної кількості добрив у ґрунт, виділення вихлопних газів автомобілів у повітря, шкідливих речовин різних виробництв у водоймища, а також побутовими відходами. Все це призводить до знищення рослин, загибелі тварин, погіршення здоров'я людей. Серйозну загрозу для всього живого становить хімічна зброя – особливі, надзвичайно отруйні речовини. Знищення запасів такої зброї потребує чималих зусиль, коштів та часу.

Взаємозв'язок людини та природи вивчає молода природна наука екологія. У полі зору вчених-екологів постійно перебувають проблеми захисту довкілля забруднень. Збереження природи для майбутніх поколінь залежить від дбайливого ставлення до неї кожного з нас, рівня нашої культури, хімічних знань.

Виникнення хімії як науки, основні етапи розвитку.

Зародження хімії пов'язане з розвитком хімічних процесів та ремесел, таких як виплавка металу, пивоваріння, дублення шкір та фарбування, які давали практичні відомості про поведінку речовин. Довгий, повчальний і цікавий шлях її розвитку.

До основних етапів історії хімічної науки можна віднести:

1-й етап. З давніх часів до кінця XVIII ст. Алхімічний період, Роботи Р. Бойля.

2-й етап. Хімія як наука. Роботи Ломоносова, Дальтона, Лавуазьє.

3-й етап. ХІХ в. Атомомолекулярна теорія, формування фундаментальних теоретичних основ хімії. Відкриття Менделєєвим Д.І. періодичною закону 1809 року.

4-й етап. Сучасний період успішного відродження хімії. Наукові та практичні дослідження в галузі хімії.

Хімія грає величезну роль життя сучасного суспільства. Хімія вторгається у всі галузі науки, техніки, виробництва, сільського господарства, побуту, вносячи революційні перетворення у звичні процеси та методи, заощаджуючи працю, кошти, час та матеріали, збільшуючи народне багатство. Зараз особливо підтверджуються слова великого російського вченого М. В. Ломоносова: "Широко розповсюджує хімія руки свої у людські справи".

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

План

1. Природознавство як наука про Природу. Базові науки природознавства та їх взаємозв'язок

2. Квантова фізика та її основні принципи. Світ частинок та античасток

3. Механіка. Основні закони класичної механіки

1. Природознавство як наука про Природу. Базові науки природознавства та їх взаємозв'язок

Природознавство наука про природі . У сучасному світі природознавство представляє систему наук про природу, або так званих природничих наук, взятих у взаємному зв'язку та спираються, як правило, на математичні способи опису об'єктів дослідження.

Природознавство:

Одна з трьох основних областей наукового знання про природу, суспільство та мислення;

Є теоретичною основою промислової та сільськогосподарської техніки та медицини

Є природничим фундаментом картини світу.

Будучи фундаментом формування наукової картини світу, природознавство є певною системою поглядів те чи інше розуміння природних явищ чи процесів. І якщо така система поглядів набуває єдиного, визначального характеру, то вона, як правило, називається концепцією. З часом з'являються нові емпіричні факти та узагальнення та система поглядів на розуміння процесів змінюється, з'являються нові концепції.

Якщо розглядати предметну область природознавства гранично широко, вона включає:

Різні форми руху матерії у природі;

Їх матеріальні носії, які утворюють "драбину" рівнів структурної організації матерії;

Їх взаємозв'язок, внутрішню структуру та генезис.

Але так не завжди. Проблеми устрою, походження організації всього, що є у Всесвіті (Космосі), у 4-6 століттях ставилися до "фізики". А Аристотель називав тих, хто займався цими проблемами, просто "фізиками" чи "фізіологами", т.к. давньогрецьке слово "фізика" дорівнює слову "природа".

У сучасному природознавстві природа розглядається не абстрактно, поза діяльністю людини, саме, як яка під впливом людини, т.к. її пізнання досягається не тільки умоглядною, теоретичною, а й практичною виробничою діяльністю людей.

Таким чином, природознавство як відображення природи в людській свідомості вдосконалюється у процесі її активного перетворення на користь суспільства.

З цього випливають і цілі природознавства:

Виявлення сутності явищ природи, їх законів та на цій основі передбачення або створення нових явищ;

Вміння використовувати на практиці пізнані закони, сили та речовини природи.

Звідси випливає, що й суспільство зацікавлене у підготовці висококваліфікованих фахівців, здатних продуктивно використовувати свої знання, то мета вивчення концепцій сучасного природознавства - це вивчення фізики, хімії, біології тощо., а виявлення тих прихованих зв'язків, які створюють органічне єдність фізичних хімічних, біологічних явищ.

До природничих наук відносяться:

Науки про космос, його будову та еволюцію (астрономія, космологія, астрофізика, космохімія тощо);

Фізичні науки (фізика) - науки про найглибші закони природних об'єктів і водночас - про найпростіші форми їх змін;

Хімічні науки (хімія) - науки про речовини та їх перетворення

Біологічні науки (біологія) – науки про життя;

Науки про Землю (геономія) - сюди відноситься: геологія (наука про будову земної кори), географія (наука про розміри та форми ділянок земної поверхні) та ін.

Перелічені науки не вичерпують всього природознавства, т.к. людина та людське суспільство від природи невіддільні, є його частиною.

Прагнення людини до пізнання навколишнього світу виявляється у різних формах, методах і напрямах його дослідницької діяльності. Кожна з основних частин об'єктивного світу – природа, суспільство та людина – вивчається своїми окремими науками. Сукупність наукових знань про природу формується природознавством, тобто знанням про природу ("природа" - природа - та "знання").

Природознавство - сукупність наук про природу, що мають предметом своїх досліджень різні явища та процеси природи, закономірності їхньої еволюції. Крім того, природознавство є окремою самостійною наукою про природу як єдине ціле. Воно дозволяє вивчити будь-який об'єкт навколишнього світу глибше, ніж це може зробити якась одна з природничих наук. Тому природознавство, поряд з науками про суспільство та мислення, – найважливіша частина людського знання. Воно включає в себе як діяльність з отримання знання, так і її результати, тобто систему наукових знань про природні процеси та явища.

Специфікою предмета природознавства і те, що він досліджує одні й самі природні явища одночасно з позицій кількох наук, виявляючи найзагальніші закономірності і тенденції, розглядаючи Природу ніби згори. Тільки так можна уявити Природу як єдину цілісну систему, виявити ті підстави, на яких будується вся різноманітність предметів та явищ навколишнього світу. Підсумком таких досліджень стає формулювання основних законів, що пов'язують мікро-, макро- та мегасвіти, Землю та Космос, фізичні та хімічні явища з життям та розумом у Всесвіті. Головне завдання цього курсу – усвідомлення Природи як єдиної цілісності, пошук глибших взаємовідносин між фізичними, хімічними та біологічними явищами, а також виявлення прихованих зв'язків, що створюють органічну єдність цих явищ.

Структура природознавства є складною розгалуженою системою знань, всі частини якої знаходяться щодо ієрархічної супідрядності. Це означає, що систему природничих наук можна представити у вигляді своєрідних сходів, кожна сходинка якої є фундаментом для наступної за нею науки, і в свою чергу ґрунтується на даних попередньої науки.

Так, основа, фундамент всіх природничих наук - фізика, предметом якої є тіла, їх рухи, перетворення та форми прояву на різних рівнях.

Наступний ступінь ієрархії - хімія, що вивчає хімічні елементи, їх властивості, перетворення та сполуки.

У свою чергу хімія лежить в основі біології - науки про живе, що вивчає клітину і все від неї похідне. В основі біології - знання про речовину, хімічні елементи.

Науки про Землю (геологія, географія, екологія та ін.) – Наступний ступінь структури природознавства. Вони розглядають будову та розвиток нашої планети, що є складним поєднанням фізичних, хімічних та біологічних явищ і процесів.

Завершує цю грандіозну піраміду знань про Природу космологія, що вивчає Всесвіт як ціле. Частиною цих знань є астрономія і космогонії, що вивчають будову та походження планет, зірок, галактик і т. д. На цьому рівні відбувається нове повернення до фізики. Це дозволяє говорити про циклічний, замкнутий характер природознавства, що, очевидно, відображає одну з найважливіших властивостей самої Природи.

У науці відбуваються найскладніші процеси диференціації та інтеграції наукового знання. Диференціація науки - це виділення всередині будь-якої науки більш вузьких, приватних областей дослідження, перетворення їх на самостійні науки. Так, усередині фізики виділилися фізика твердого тіла, фізика плазми.

Інтеграція науки - це поява нових наук на старих стиках, прояв процесів об'єднання наукового знання. Прикладом таких наук є: фізична хімія, хімічна фізика, біофізика, біохімія, геохімія, біогеохімія, астробіологія та інших.

Природознавство - сукупність наук про природу, що мають предметом своїх досліджень різні явища та процеси природи, закономірності їхньої еволюції.

Метафізика (грец. meta ta physika - після фізики) - філософське вчення про надчутливі (недоступні досвіду) принципи буття.

Натурфілософія - умоглядне тлумачення природи, сприйняття її як єдиного цілого.

Системний підхід - уявлення про світ як про сукупність різнорівневих систем, пов'язаних відносинами ієрархічної супідрядності.

2. Квантова фізика та її основні прінципи. Світ частинок та античасток

У 1900р. німецький фізик М. Планк своїми дослідженнями продемонстрував, що випромінювання енергії відбувається дискретно, певними порціями – квантами, енергія яких залежить від частоти світлової хвилі. Теорія М. Планка не потребувала концепції ефіру і долала протиріччя та проблеми електродинаміки Дж. Максвелла. Експерименти М. Планка призвели до визнання двоїстого характеру світла, яке має одночасно корпускулярні та хвильові властивості. Зрозуміло, що такий висновок несумісний з уявленнями класичної фізики. Теорія М. Планка започаткувала нову квантову фізику, яка описує процеси, що протікають у мікросвіті.

Спираючись на ідеї М. Планка, А. Ейнштейн запропонував фотонну теорію світла, згідно з якою світло є потік квантів, що рухаються. Квантова теорія світла (фотонна теорія) розглядає світло як хвилю з переривчастою структурою. Світло є потік неподільних світлових квантів – фотонів. Гіпотеза А. Ейнштейна дозволила пояснити явище фотоефекту - вибивання електронів із речовини під впливом електромагнітних хвиль. Стало ясно, що електрон вибивається фотоном лише тому випадку, якщо енергія фотона достатня подолання сили взаємодії електронів з атомним ядром. У 1922 р. за створення квантової теорії світла А. Ейнштейн отримав Нобелівську премію.

Пояснення процесу фотоефекту спиралося, крім квантової гіпотези М. Планка, також нові уявлення про будову атома. У 1911р. англійський фізик Еге. Резерфорд запропонував планетарну модель атома. Модель була атомом як позитивно заряджене ядро, навколо якого обертаються негативно заряджені електрони. Сила, що виникає при русі електронів по орбітах, врівноважується тяжінням між позитивно зарядженим ядром і негативно зарядженими електронами. Загальний заряд атома дорівнює нулю, оскільки заряди ядра та електронів дорівнюють один одному. Майже вся маса атома зосереджена його ядрі, а маса електронів мізерно мала. З допомогою планетарної моделі атома пояснили явище відхилення альфа-частинок під час проходження через атом. Оскільки розміри атома великі в порівнянні з розмірами електронів та ядра, альфа-частка без перешкод проходить через нього. Відхилення спостерігається тільки тоді, коли альфа-частка проходить близько від ядра, в цьому випадку електричне відштовхування викликає різке відхилення від початкового шляху. У 1913р. датський фізик М. Бор запропонував досконалішу модель атома, доповнивши ідеї Еге. Резерфорда новими гіпотезами. Постулати М. Бора звучали так:

1. Постулат стаціонарних станів. Електрон здійснює в атомі стійкі орбітальні рухи стаціонарними орбітами, не випускаючи і не поглинаючи енергії.

2. Правило частот. Електрон здатний переходити з однієї стаціонарної орбіти на іншу, при цьому випромінюючи чи поглинаючи енергію. Оскільки енергії орбіт дискретні та постійні, то при переході з однієї з них на іншу завжди випромінюється чи поглинається певна порція енергії.

Перший постулат дозволив відповісти питанням: чому електрони під час руху по круговим орбітам навколо ядра не падають нею, тобто. чому атом залишається стійкою освітою?

Другий постулат пояснив перервність спектра випромінювання електрона. Квантові постулати Н. Бора означали відмову від класичних фізичних уявлень, які до цього часу вважалися абсолютно істинними.

Незважаючи на швидке визнання, теорія Н. Бора все ж таки не давала відповідей на багато питань. Зокрема вченим не вдавалося точно описати багатоелектронні атоми. З'ясувалося, що це пов'язано з хвильовою природою електронів, представляти які у вигляді твердих частинок, що рухаються певними орбітами, помилково.

Насправді стани електрона можуть змінюватися. Н. Бор припустив, що мікрочастинки не є ні хвилею, ні корпускулою. При одному типі вимірювальних приладів вони поводяться як безперервне поле, за іншого – як дискретні матеріальні частки. З'ясувалося, що уявлення про точні орбіти руху електронів також помилкове. Внаслідок своєї хвильової природи електрони швидше "розмазані" по атому, причому дуже нерівномірно. У певних точках щільність їхнього заряду досягає максимуму. Крива, що зв'язує точки максимальної щільності заряду електрона, і є його "орбітою".

У 20-30-ті роки. В. Гейзенберг та Л. де Бройль заклали основи нової теорії – квантової механіки. У 1924р. у роботі "Світло та матерія"

Л. де Бройль висловив припущення про універсальність корпускулярно-хвильового дуалізму, згідно з яким усі мікрооб'єкти можуть поводитися як хвилі, і як частинки. На основі вже встановленої дуальної (корпускулярної та хвильової) природи світла він висловив ідею про хвильові властивості будь-яких матеріальних частинок. Так, наприклад, електрон поводиться як частка, коли рухається в електромагнітному полі, і як хвиля, коли проходить крізь кристал. Ця ідея отримала назву корпускулярно-хвильового дуалізму. Принцип корпускулярно-хвильового дуалізму встановлює єдність дискретності та безперервності матерії.

У 1926р. е. Шредінгер з урахуванням ідей Л. де Бройля побудував хвильову механіку. На його думку, квантові процеси - це хвильові процеси, тому класичний образ матеріальної точки, що займає певне місце у просторі, адекватний лише макропроцесам і зовсім невірний для мікросвіту. У мікросвіті частка існує одночасно і як хвиля, і як корпускула. У квантовій механіці електрон можна як хвилю, довжина якої залежить від її швидкості. Рівняння Еге. Шредінгера визначає рух мікрочастинок у силових полях та враховує їх хвильові властивості.

На основі цих уявлень у 1927р. був сформульований принцип додатковості, яким хвильові і корпускулярні описи процесів у мікросвіті не виключають, а взаємно доповнюють один одного, і тільки в єдності дають повний опис. При точному вимірі однієї з додаткових величин інша зазнає неконтрольованої зміни. Поняття частки і хвилі не тільки доповнюють одна одну, а й водночас суперечать одна одній. Вони є доповнювальними картинами того, що відбувається. Твердження корпускулярно-хвильового дуалізму стало основою квантової фізики.

У 1927р. Німецький фізик В. Гейзенберг дійшов висновку про неможливість одночасного, точного виміру координати частки та її імпульсу, що залежить від швидкості, ці величини ми можемо визначити лише з певним ступенем ймовірності. У класичній фізиці передбачається, що координати об'єкта, що рухається, можна визначити з абсолютною точністю. Квантова механіка суттєво обмежує цю можливість. В. Гейзенберг у роботі "Фізика атомного ядра" виклав свої ідеї.

Висновок В. Гейзенберга отримав назву принципу співвідношення невизначеностей, що є основою фізичної інтерпретації квантової механіки. Його суть у наступному: неможливо одночасно мати точні значення різних фізичних характеристик мікрочастинки – координати та імпульсу. Якщо ми отримуємо точне значення однієї величини, то інша залишається повністю невизначеною, існують принципові обмеження на вимір фізичних величин, що характеризують поведінку мікрооб'єкта.

Таким чином, уклав В. Гейзенберг, реальність відрізняється в залежності від того, спостерігаємо ми її чи ні. "Квантова теорія не допускає цілком об'єктивного описи природи", - писав він. Вимірювальний прилад впливає результати виміру, тобто. у науковому експерименті вплив людини виявляється непереборним. У ситуації експерименту ми стикаємося з суб'єкт-об'єктною єдністю вимірювального приладу та реальності, що вивчається.

Важливо, що це обставина пов'язані з недосконалістю вимірювальних приладів, а є наслідком об'єктивних, корпускулярно-хвильових властивостей мікрооб'єктів. Як стверджував фізик М. Борн, хвилі та частки - це лише "проекції" фізичної реальності на експериментальну ситуацію.

Два фундаментальні принципи квантової фізики - принцип співвідношення невизначеностей та принцип додатковості - вказують на те, що наука відмовляється від опису лише динамічних закономірностей. Закони квантової фізики – статистичні. Як пише В. Гейзенберг, "в експериментах з атомними процесами ми маємо справу з речами і фактами, які настільки ж реальні, як реальні будь-які явища повсякденного життя. Але атоми або елементарні частинки реальні не такою мірою. Вони утворюють швидше світ тенденцій або можливостей , ніж світ речей та фактів". Надалі квантова теорія стала базою для ядерної фізики, а 1928г. П. Дірак заклав основи релятивістської квантової механіки.

3. Механіка. Основніні закони класичної механіки

природознавство наука механіка квантовий

Класична механіка - фізична теорія, яка встановлює закони руху макроскопічних тіл зі швидкостями, значно меншими від швидкості світла у вакуумі.

Класична механіка поділяється на:

Статику (яка розглядає рівновагу тіл)

Кінематику (яка вивчає геометричну властивість руху без розгляду причин)

Динаміку (яка розглядає рух тіл).

Основу класичної механіки складають три закони Ньютона:

Перший закон Ньютона постулює існування особливих систем відліку, званих інтерціальними, у яких будь-яке тіло зберігає стан спокою чи рівномірного прямолінійного руху, доки на нього не діють сили з боку інших тіл (закон інерції).

Другий закон Ньютона стверджує, що в інерційних системах відліку прискорення будь-якого тіла пропорційно сумі сил, що діють на нього, і назад пропорційно масі тіла (F = ma).

Третій закон Ньютона свідчить, що з взаємодії будь-яких двох тіл, вони відчувають одне із боку друга сили, однакові за величиною і протилежні за напрямом (дія одно протидії).

Щоб на основі цих основних законів Ньютонової механіки розраховувати рух фізичних тіл, їх необхідно доповнити описом сил, що виникають між тілами за різних способів взаємодії. У сучасній фізиці розглядається безліч різних сил: гравітації, тертя, тиску, натягу, Архімеда, підйомна сила, Кулона (електростатична), Лоренца (магнітна) та ін Всі ці сили залежать від взаємного розташування та швидкості взаємодіючих тіл.

Класична механіка - вид механіки (розділу фізики, що вивчає закони зміни положень тіл і причини, що це викликають), заснований на 3 законах Ньютона та принципі відносності Галілея. Тому її часто називають "Ньютонівською механікою". Важливе місце у класичній механіці займає існування інерційних систем. Класична механіка поділяється на статику (яка розглядає рівновагу тіл) та динаміку (яка розглядає рух тіл). Класична механіка дає дуже точні результати у рамках повсякденного досвіду. Але для систем, що рухаються з великими швидкостями, що наближаються до швидкості світла, точніші результати дає релятивістська механіка, для систем мікроскопічних розмірів - квантова механіка, а для систем, що мають обидві характеристики - квантова теорія поля. Тим не менш, класична механіка зберігає своє значення, оскільки вона набагато простіше у розумінні та використанні, ніж інші теорії, і в широкому діапазоні вона досить добре наближається до реальності. Класичну механіку можна використовувати для опису руху таких об'єктів, як дзига і бейсбольний м'яч, багатьох астрономічних об'єктів (таких як планети і галактики), і навіть багатьох мікроскопічних об'єктів, таких як органічні молекули. Хоча класична механіка загалом сумісна з іншими "класичними теоріями", такими як класична електродинаміка і термодинаміка, наприкінці 19 століття було знайдено невідповідності, які вдалося вирішити лише в рамках більш сучасних фізичних теорій. Зокрема, класична електродинаміка передбачає, що швидкість світла постійна всім спостерігачів, що важко поєднати з класичною механікою, і що призвело до необхідності створення спеціальної теорії відносності. При розгляді спільно з класичною термодинамікою, класична механіка призводить до парадоксу Гіббса в якому неможливо точно визначити величину ентропії і ультрафіолетової катастрофи, в якій абсолютно чорне тіло має випромінювати нескінченну кількість енергії. Спроби вирішити проблеми призвели до розвитку квантової механіки.

Розміщено на Allbest.ru

...

Подібні документи

Основні компоненти природознавства як природничих наук. Олександрійський період розвитку науки. Основні закони механіки Ньютона. Етапи створення вчення про електромагнетизм. Квантова механіка. Стехіометричні закони. Явище каталізу.

контрольна робота , доданий 16.01.2009


Цілі та завдання курсу "Концепції сучасного природознавства", місце цієї дисципліни в системі інших наук. Класифікація наук, запропонована Ф. Енгельсом. Взаємозв'язок фізичних, хімічних та біологічних знань. Види атмосферних процесів у природі.

контрольна робота , доданий 13.06.2013


Місце природознавства у сучасній науковій картині світу. Внесок середньовічної науки у розвиток наукового знання. Приклад зміни парадигм в археології – боротьба концепцій еволюціонізму та міграціонізму. Розвиток науки в Середньовіччі, внесок Леонардо да Вінчі.

реферат, доданий 09.12.2010


Значення науки у сучасній культурі та структура наукового знання. Основні етапи еволюції європейського природознавства. Типи фізичних взаємодій. Механістична, електромагнітна та квантово-релятивістська картина світу. Моделі будови атома.

навчальний посібник, доданий 27.01.2010


Визначення природознавства як галузі наукового пізнання, його на відміну інших наук, розділи природознавства. Наука як із форм суспільної свідомості. Опис та пояснення різних процесів та явищ дійсності як основні цілі науки.

реферат, доданий 16.04.2011


Класична механіка як фундамент природничо теорії. Виникнення та розвитку класичного природознавства. Система Коперника. Галлілео Галлілей. Ісаак Ньютон. Формування основ класичної механіки. Метод флюксії.

контрольна робота , доданий 10.06.2007


Систематизація знань на окремі науки. Виникнення та розвиток природознавства, основні поняття та цілі. Зв'язок наукових знань про природу з виробничою та трудовою діяльністю людини. Взаємозв'язок та взаємозалежність природознавства та суспільства.

контрольна робота , доданий 04.04.2009


Концепція як сукупність основних ідей методів вивчення та описи результатів, функції науки. Картин світу – наукова, механічна, електромагнітна та сучасна (що поєднує всі природничі науки). Основні принципи, на яких вони ґрунтуються.

реферат, доданий 10.06.2010


Природознавство як система наукових знань про природу, суспільство та мислення взятих у їх взаємному зв'язку. Форми руху матерії у природі. Предмет, цілі, закономірності та особливості розвитку, емпірична, теоретична та прикладна сторони природознавства.

реферат, доданий 15.11.2010


Фізика та природознавство. Формування квантової механіки та квантової фізики, специфіка їх законів та принципів. Основні поняття "елементарність", "просте-складне", "поділ". Різноманітність та єдність елементарних частинок, проблема їхньої класифікації.