ОБЩАЯ ХИМИЯ Естествознание это совокупность наук

ОБЩАЯ ХИМИЯ

Естествознание – это совокупность наук о природе, которые изучают мир в его естественном состоянии. Цель естествознания: познание законов природы и поиск путей их разумного практического использования.

Знание основной результат науки. По мере изучения природы мы выстраиваем модели изучаемых объектов, изменяем их в соответствии с расширением и уточнением наших знаний. Природа, все явления в ней независимы от нашего сознания.

Наше сознание представляет все знания о природе в моделях. Модель, как способ существования знаний, сохраняет лишь некоторые свойства изучаемого объекта.

Отличается ли наше понимание природы от её реального состояния? Конечно, отличается. Мы «закладываем» в картину мира, в природу, в процессы и явления только то, что нам известно. А известны нам лишь ответы на вопросы, которые мы сами задаем природе.

Наука, знания позволяют человеку жить и выжить в постоянно изменяющемся мире. При этом человек вынужден действовать сообразно тем условиям, в которых находится. И всякий раз в любых условиях необходимо уметь предвидеть, избежать и действовать профессионально.

УЧИСЬ, МОЙ СЫН, НАУКА СОКРАЩАЕТ НАМОПЫТЫ БЫСТРОТЕКУЩЕЙ ЖИЗНИ… А. С. ПУШКИН

Идеи о Вселенной – как о едином целом волновало немалое число ученых. Физические процессы, происходящие в отдаленных друг от друга областях Космоса, идентичны. Взаимодействия и законы, их описывающие, оказываются универсальными.

Если Вселенная – единое целое, то она и развивается, эволюционирует как целое. На определенном этапе в ней появляются структуры, способные познавать саму Вселенную. Таким инструментом самопознания (одним из возможных) является человек. И все, что доступно нашему наблюдению, в том числе и развитие общества, и мы сами – всего лишь составные части Вселенной, этапы её эволюции.

На каждом этапе развития основные закономерности поведения любых подсистем имеют связь со всей системой – Вселенной, с её общей эволюцией. Законы материального мира обладают единством на фундаментальном уровне.

Фундаментальное единство мира, постепенное познание многообразия природы служило первоначально истоком единой культуры. «Культура» (лат. ) – «возделывание, воспитание, образование, развитие» .

Мистика (древний мир) Мифология (античность) Религия (средние века) Идеология Мировоззрение Мораль Философия КУЛЬТУРА Право Наука (соврем. мир) Искусство Техника

Материя – это объективная реальность, данная нам в ощущениях и существующая независимо от нашего сознания. Объектом и предметом изучения естествознания являются различные виды материи (механическая, физическая, химическая, биологическая, космологическая, термодинамическая, геофизическая, кибернетическая и т. д.

Основные виды материи Вещество и Поле Способ существования материи Движение Основные формы существования материи Пространство и Время Основные свойства материи Объективность, всеобщность, неуничтожимость, неисчерпаемость

Наш мир–это мир систем. Все объекты материального мира существуют в виде систем разной степени сложности. Мы говорим: стереосистема, солнечная система, нервная система, отопительная система, система образования. Даже в том случае, когда в название объекта не входит слово система, он также является системой.

Система – это совокупность взаимосвязанных частей, выделенных из окружающей среды и выступающих по отношению к ней как целое. Обратите внимание на слова в определении системы: «часть» , «целое» , «взаимосвязь» . Это основные понятия (ключевые слова) в определении.

Системность – всеобщее свойство материи. Осознание системности мира и мышления шло постепенно. Системность всегда была методом науки. Системный взгляд на мир включает в себя систему понятий, теоретическую основу, включая теорию практической деятельности, и методологии исследования и проектирования систем и управления ими. Системные принципы: • иерархичности, • целостности, • структурности, • взаимозависимости • множественности моделей для отражения свойств систем.

Принцип иерархичности: система состоит из частей, но сама является частью большей системы. Принцип целостности: свойства целого не сводятся к сумме свойств его частей и не выводятся из них. Принцип структурности: свойства системы обусловлены связанностью частей в определенную структуру.

Принцип взаимозависимости системы и среды: свойства системы – это отношение системы и среды. Система проявляет такие свойства и столько свойств, сколько установлено новых отношений между системой и средой. Принцип множественности: для отражения свойств сложных систем требуется построение различных моделей, каждая из которых сохраняет лишь некоторые характеристики оригинала.

• Современная наука – это около 15 тыс. дисциплин. • Наука – способ познания мира. • Черты науки: системность, достоверность, критичность, общезначимость, преемственность, прогнозированность, детерминированность, фрагментарность, чувственность, незавершенность, рациональность, внеморальность, обезличенность, универсальность.

Основные формы познания: ЧУВСТВЕННОЕ (ощущение, восприятие, представление) РАЦИОНАЛЬНОЕ (понятие, суждение, умозаключение) ИРРАЦИОНАЛЬНЫЕ ФОРМЫ ПОЗНАНИЯ (интуиция).

Наука – система научных знаний. Научное познание – процесс приобретения знаний. Научные знания – высшая форма человеческих знаний. Объект науки – то, что именно изучает данная наука как научная дисциплина. Субъект науки – ученый, научный коллектив, сообщество.

Язык науки – естественный или искусственный (знаки, символы, математические уравнения, хим. формулы). Закон научного познания – смена одних теорий другими, более глубокими. Метод – путь познания, опирающийся на некоторую совокупность ранее полученных общих принципов. Методология – учение о методах и принципах познания.

Научные методы исследования 1. Наблюдение, описание, измерение, сравнение, эксперимент, моделирование (предметное, физическое). 2. Формализация, аксиматизация, анализ, синтез, индукция, дедукция, обобщение, аналогия, математизация, абстрагирование. Общенаучные методы Гипотетико-дедуктивный (формальновероятный), логический, исторический, статистический.

Науки Фундаментальные Естественные О природе: Физика, Химия, Биология, Астрономия, Механика Геология Прикладные Теоретические и практические Гуманитарные Математические Об обществе: Философия, История Религоведение Литература Экономика Языкознание Юриспруденция Технические Медицинские С/Хозяйствен. Космонавтика О человеческом сознании: психология, логика.

История Естествознания • • • I период -натурфилософия (с VI в. до н. э. ) I этап: Ионийский. Учение о первоначалах мира. Пифагоризм. Фалес, Анаксимен, Анаксимандр, Пифагор. II этап: Афинский. Атомистика, учение Аристотеля. Демокрит, Аристотель. Ш этап: Эллинстский. Развитие математики и механики. Евклид, Архимед. IVэтап: Древнеримский. Атомистика, астрономия. Тит Лукреций Кар, Клавдий Птолемей.

• II период схоластика (до 2 половины ХV в. ) • 1. Ненаучные знания: астрология, алхимия, магия, каббалистика и т. п. • 2. Схоластика: 1)главный вопрос – отношение к вере. 2) основной тезис – вера выше разума. 3) основной философский вопрос – отношение общего к единичному. П. Абеляр, Ф. Аквинский, Д. Скот, У. Оккам, Н. Орем • 3. Научные знания: астрономия, математика, медицина. Абу Наср аль-Батани, Ибн Юнас, Ибн Сина (Авиценна), Ибн Рушд (Аверроэс), И. Неморарий, Т. Брадвардин.

• III период – механистическое представление (2 половина XV- XVIII в. ) • I этап: создание гелиоцентрической системы мира и учения о множественности миров. • Н. Коперник (гелиоцентрическая картина мира), • Д. Бруно (создал учение о множественности миров; отрицал наличие центра Вселенной; отстаивал тезис о бесконечности Вселенной).

• II этап: создание классической механики, экспериментального естествознания и механической картины мира. • Галилео Галилей (заложил основы механистического естествознания; доказал справедливость гелиоцентрической системы); Иоганн Кеплер (установил 3 закона движения планет относительно Солнца); • Исаак Ньютон (создал классическую механику: 3 закона движения, закон всемирного тяготения; завершил построение механистической картины мира).

• ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ XIX – XXI ВВ. • IV период (XIX в. ): эволюционные идеи в • • • естествознании. Космогоническая гипотеза Канта – Лапласа. Теория катастроф (Ж. Кювье). Теория геологического эволюционизма (Ч. Лайель). Теория эволюции органического мира (Ж. Ламарк, Ч. Дарвин). Клеточная теория (М. Шлейден, Т. Шванн). Закон сохранения и превращения энергии (Ю. Майер, Г. Гельмгольц). Периодическая система элементов (Д. Менделеев).

• V период (конец XIX – XX в. ): крушение механистического естествознания. Классическая электродинамика (М. Фарадей, Д. Максвелл, Г. Р. Герц). • Радиоактивность (А. А. Беккерель, П. Кюри). Открытие электрона (Д. Д. Томсон). • Открытие атомного ядра (Э. Резерфорд). Квантовая гипотеза (М. Планк). • Квантовая теория атома (Н. Бор). Специальная теория относительности (А. Эйнштейн)

• VI период (ХХ-XXI в. ): современное развитие естествознания. Общая теория относительности (А. Эйнштейн). • Модель расширяющейся Вселенной (А. Фридман). • Квантовая механика (В. Гейзенберг, Э. Шредингер). • Открытие расщепления ядра урана (О. Ган, Ф. Штрасман). • Создание кибернетики (Н. Винер). • Создание модели строения молекула ДНК (Д. Уотсон, Ф. Крик). • Открытие структуры генетического кода (М. Ниренберг, Х. Корана, Р. Холли ). • Развитие нанотехнологий.

• Самое прекрасное, что мы можем переживать, - это таинственность. Это основное чувство, которое стоит у колыбели истинного искусства и науки. А. Эйнштейн • Наука – самое важное, самое прекрасное и нужное в жизни человека. А. П. Чехов

• Химия – это наука о веществах и их превращениях

Вещество – основной вид материи, масса покоя которого не равна нулю. Микромир: Вакуум Фундаментальные частицы Ядра Элементарные частицы Атомы Молекулы Макромир: Макротела (вещество) Индивид (Клетки) Сообщество Вид Популяция Биосфера Мегамир: Планета Звезда Галактики Метагалактика Вселенная

Микромир: пространственные характеристики исчисляются от 10 -8 – 10 -16 см. Время измеряется от ~ до 10 -24 сек. Макромир: пространство измеряется в мм, см, км. Время измеряется в сек. , мин. , часах, годах. Мегамир: пространство измеряется в астрономических единицах, световых годах и парсеках. Парсек (ПС) = 3, 26 световых лет = 3, 09 ∙ 1016 м Световой год = 0, 31 ПС = 9, 46 ∙ 1015 м Астрономическая единица = 1, 5 ∙ 1011 м Время измеряется в млн. и млрд. лет.

Вакуум (лат. «пустота» ) – физический объект, в котором непрерывно происходит рождение и уничтожение виртуальных частиц, наинизшее энергетическое состояние поля, при котором число квантов равно нулю. Виртуальная частица (лат. «возможный» ) элементарная частица в промежуточных (ненаблюдаемых) состояниях, существованием которой в квантовой механике объясняют взаимодействие и превращения частиц; материализованные порции энергии.

Фундаментальные (неделимые) частицы характеризуются такими свойствами, как масса, заряд, спин – собственный момент количества движения. Массы возрастают от первого поколения и дальше. В природе существуют только частицы первого поколения (кварки верхние и нижние; лептоны: электрон и электронное нейтрино). 2 и 3 поколение ф. частиц получены искусственно на специальных ускорителях и обнаружены при взаимодействии космических лучей в космосе.

Элементарные частицы стабильные - электрон - 5∙ 1021 сек протон - 5∙ 1031 сек фотон нейтрино квазистабильные: нейтрон – 10 -20 сек; резонансы 10 -22 – 10 -24 сек Ядро - радиус ядра 10 -15 м атом - 10 -10 м молекула Корпускулярно-волновой дуализм

Макросистемы – это твердые, жидкие, газообразные вещества, состоящие из множества взаимосвязанных атомов, молекул или ионов. Газ при высоких температурах переходит в ионизированное состояние плазму. Электромагнитные взаимодействия определяют физико-химические свойства макросистем и их устойчивость. Твердые тела: ковалентные (алмаз, кварц), ионные (хлорид натрия), молекулярные (лед), металлические (железо, золото, серебро, медь и т. д. ). Строение, свойства. Растворы. Газы.

Энергия – это качественная и количественная характеристика движения и взаимодействия. Полная энергия системы включает в себя кинетическую энергию движения системы, потенциальную энергию, обусловленную положением системы во внешнем поле, и внутреннюю энергию, обусловленную движением и взаимодействием микрочастиц, составляющих систему. Открытые, закрытые и изолированные системы; законы термодинамики.

Превращение вещества происходит на любом уровне его организации. Вещества живой и неживой природы проявляют фундаментальные свойства, заложенные в микро- и макросистемах: 1. обмениваться энергией 2. обмениваться веществом 3. изменять геометрическую конфигурацию 4. превращаться, т. е. переходить в качественно и количественно новое состояние в пространстве и во времени.

Ядерные называют реакции взаимодействия между собой и элементарными частицами. Термоядерные – реакции синтеза из легких более тяжелых ядер. Пример – реакции на Солнце. В термоядерном синтезе энергии выделяется примерно в 5 раз больше, чем в реакции деления тяжелых ядер. Взаимодействие определяется уравнением Эйнштейна. Химические реакции – это процессы разрыва и образования связей, сопровождающееся изменением структуры и состава атомов и молекул.

Метаболизм–это совокупность химических реакций, протекающих в живых клетках и обеспечивающих организм веществами и энергией для его жизнедеятельности, роста и размножения. Метаболизм включает два типа химических превращений вещества катаболизм и анаболизм.

Реакции распада веществ, попадающих в живой организм с пищей, относят к катаболизму. Как правило, они связаны с окислением, «сжиганием» органических веществ и сопровождаются выделением энергии. Синтез сложных веществ в живом организме относят к анаболизму. Эти реакции обычно требуют затраты энергии на построение сложных молекул из простых.

Физическое Поле – основной вид материи, масса покоя которого равна нулю. Различают 4 вида полей. 1. Гравитационное (кванты – гравитоны). 2. Электромагнитное (кванты –фотоны). 3. Электронно-позитронное, слабое (кванты – электроны, позитроны). 4. Ядерное, сильное (кванты – мезоны).

• Создание единой теории поля • Теория электрослабого взаимодействия • Теория «Великого объединения» • Теория «Сверхвеликого объединения»