Предмет химической науки

Химия — наука, изучающая свойства и превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и строения^[1]. Химия изучает природу и свойства различных химических связей, энергетику химических реакций, реакционную способность веществ, свойства катализаторов и т. д.

Своеобразную программу исследования химических явлений впервые сформулировали и приняли ученыехимики на первом Международном съезде химиков в Карлсруэ в Германии (1860). Они исходили из того, что атомы представляют собой мельчайшие, далее неделимые составные части молекул.

Этим подводился своего рода итог развитию представлений того времени о веществе как состоящем из атомов и молекул. При этом атом считался неделимым. На этой концептуальной основе в середине XIX в. была разработана стройная атомно-молекулярная теория, которая впоследствии оказалась не в состоянии объяснить многие экспериментальные факты конца XIX — начала XX в. Картина прояснилась с открытием сложного строения атома, когда стали понятны причины связи атомов, т. е. механизм образования химических связей. В частности, было установлено, что химические связи указывают на взаимодействие атомных электрических зарядов, носителями которых являются электроны и ядра атомов. Осуществляются химические связи между атомами с помощью электронов, расположенных на внешней электронной оболочке и связанных с ядром наименее прочно. Их назвали валентными электронами. В зависимости от характера взаимодействия между электронами различают ковалентную, ионную и металлическую химические связи.

Ковалентная связь осуществляется за счет образования электронных пар, в одинаковой мере принадлежащих обоим атомам.

Ионная связь представляет собой электростатическое притяжение между ионами, образованное за счет полного смещения электронных пар к одному из атомов.

Металлическая связь — это связь между всеми положительно заряженными ионами металлов и свободными электронами в кристаллической решетке металлов.

Химическая связь — это взаимодействие, которое связывает отдельные атомы в более сложные образования — молекулы, ионы, кристаллы, т. е. те формы организации материи, которые изучает химическая наука. Химическую связь объясняют взаимодействием электрических полей, образующихся между электронами и ядрами атомов в процессе химических преобразований. Прочность химической связи зависит от энергии связи.

Основываясь на законах термодинамики, химия определяет возможность протекания того или иного процесса, условия его осуществления, внутреннюю энергию. «Внутренняя энергия — это общий запас энергии системы, который складывается из энергии движения и взаимодействия молекул, энергии движения и взаимодействия ядер и электронов в атомах, молекулах и т. п.»^[2].

Химическая кинетика объясняет качественные и количественные изменения в химических процессах и выявляет механизм химических реакций. Реакции протекают, как правило, через ряд последовательных стадий, которые в совокупности составляют полную реакцию. Скорость химической реакции зависит от условий протекания и природы веществ, вступивших в нее. К условиям протекания химических реакций относят концентрации реагирующих веществ, температуру, давление, присутствие катализаторов и ингибиторов. Описывая химическую реакцию, ученые скрупулезно фиксируют все условия ее протекания, поскольку в других условиях и при иных физических состояниях веществ эффект будет иным.

Таким образом, предметом химической науки являются химические элементы, процессы химического взаимодействия различных веществ, проблемы получения новых веществ с заданными свойствами и множество других проблем, возникающих в процессе развития химических знаний.

• [1] Шиманович И. Е., Павлович М. Л., Тикавый В. Ф., Малашко П. М. Общая химия в формулах, определениях, схемах. Минск: Университетское, 1996. С. 6.
• [2] Кузьменко Н. Е., Еремин В. В. Химия. Ответы на вопросы. М.: Федеративная книготорговая компания, 1997. С. 65.