Місце хімії серед наук про природу

 
 

§ 39. Місце хімії серед наук про природу

Опанувавши зміст параграфа, ви будете

  • розуміти суть понять «матерія» і «хімічна форма руху матерії»;
  • обґрунтовувати місце хімії серед наук про природу;
  • аналізувати хімічний склад оболонок Землі.

Ви знаєте, що фізика, хімія, біологія належать до природничих наук, предметом вивчення яких є матерія, тобто все існуюче, суще, увесь світ, що нас оточує, з усією різноманітністю його існування і перетворень.

Невід'ємною властивістю існування матерії є рух. Матерія перебуває у безперервному русі. Форми цього руху надзвичайно різні й взаємопов'язані.

Кожна природнича наука вивчає певну форму руху матерії. Фізика вивчає механічний рух — переміщення тіл і мас у просторі, що є найпростішою формою руху, а також фізичні процеси — електромагнітні, гравітаційні, ядерні, що пов'язані з механічним рухом, але не зводяться до нього. Це так звана фізична форма руху матерії. Вона властива всім без винятку матеріальним об'єктам і тому лежить в основі всіх інших форм руху. Крім макрооб'єктів її носієм є елементарні частинки — протони, нейтрони, електрони та інші.

Хімія вивчає хімічну форму руху матерії — хімічні реакції. Вони криють у собі фізичну форму руху, наприклад перехід електронів від атомів одних елементів до атомів інших елементів, і супроводжуються фізичними процесами — вбиранням або вивільненням теплоти чи світла, зміною кольору тощо. Проте хімічні процеси не зводяться до фізичних форм руху. Найпростішим носієм хімічної форми руху матерії є атом, зокрема йонізований.

Отже, хімія — це наука про хімічну форму руху матерії, яка становить основу розвитку живої і неживої природи. Об'єктом вивчення хімії є хімічні елементи та їхні сполуки. Саме з хімічних елементів, як із «цеглинок», побудований Всесвіт.

Усі хімічні елементи утворилися внаслідок складних процесів ядерного синтезу в космічному просторі. Існує багато теорій, що пояснюють походження хімічних елементів та їх поширення на Землі й у космосі (ми це не розглядаємо).

• Пригадайте, які елементи є найпоширенішими у Всесвіті, та порівняйте з їх поширенням на Землі.

Наша планета Земля, за сучасними уявленнями, утворилася близько 4,7 млрд років тому з розсіяної у протосонячній системі газо-пилової речовини. У результаті хімічної еволюції речовини Землі (під дією її гравітаційного поля та в умовах розігрівання земних надр) виникли й розвинулись різні за хімічним складом, агрегатним станом і фізичними властивостями геосферні оболонки Землі (атмосфера, гідросфера, літосфера та біосфера).

Атмосфера — повітряна оболонка Землі, що має відповідний склад і певну будову (мал. 81, 82) (табл. 11).

Мал. 81. Склад атмосфери Землі

Мал. 82. Будова атмосфери

У повітрі є ще пил, водяна пара і домішки різних газів: SO2, СН4, NH3, CO тощо. Вони шкідливі для здоров'я людини і довкілля.

Таблиця 11

Приблизний склад повітря

Газ

Частка газу, %

назва

формула

об'ємна

масова

Азот

N2

79

75,5

Кисень

O2

21

23

Аргон

Ar

0,93

1,3

Карбон(IV) оксид

CO2

0,03

0,05

Інші гази

0,04

0,15

• За вказаними формулами газів пригадайте їхні назви.

Проте повітря не завжди було таким. Склад атмосфери змінювався внаслідок хімічної еволюції. Первісна атмосфера (кілька мільярдів років тому) складалася з карбон(IV) оксиду CO2, азоту N2 і водяної пари Н2О. З появою зелених рослин в атмосфері з'явився кисень O2 (1,5—2,0 млрд років тому). Його вміст із часом збільшувався, а в останні 0,5 млрд років залишається приблизно на одному рівні.

В атмосфері під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця відбуваються різні хімічні процеси (фотодисоціація, фотойонізація тощо), що частково вбирають згубне випромінювання Сонця і захищають життя на Землі (мал. 83).

Мал. 83. Процеси, що відбуваються в атмосфері Землі

Гідросфера — водна оболонка Землі. Воді належить найважливіша роль у геологічній історії нашої планети. Ви вже знаєте, що життя на Землі зародилося у воді. Вода стала первісним середовищем для еволюції органічного світу. Вона входить до складу всіх живих істот. Організм людини на 65 % складається з води.

• Пригадайте фізичні властивості води.

• Напишіть рівняння реакцій, що характеризують хімічні властивості води.

• Схарактеризуйте значення води в житті природи та в промисловості.

Водна оболонка Землі якнайтісніше поєднується з газовою оболонкою: атмосфера насичується водяною парою, а води Світового океану вбирають і розчиняють атмосферні гази. Тому гідросфера багатша на хімічні елементи, ніж атмосфера.

Будь-який хімічний елемент, сполуки якого розчинні, здійснює природний циклічний шлях — колообіг.

Колообіг речовин на Землі — циклічні процеси перетворень і міграції речовин у природі.

Вода поширена на Землі дуже нерівномірно. Моря й океани містять основну частину води — 97,3 %. Це солона вода; крім Оксигену й Гідрогену — складників самої води — у ній у великій кількості є Хлор, Натрій, Магній, Сульфур, Калій, Бром, Карбон. Морська вода непридатна для вживання. А прісної води на Землі мало, лише 2,7 %. Є райони, де води катастрофічно не вистачає, а подекуди вона забруднена через недбалість людини. Тому охорона водних ресурсів має велике значення.

Земна кора — верхня оболонка «твердої» Землі. Вона має різну товщину в різних місцях і складається з різноманітних гірських порід (базальтів, гранітів, осадових порід) та мінералів (силікатів, алюмосилікатів, карбонатів, сульфідів й сульфатів тощо). У їх складі містяться різні хімічні елементи, найпоширеніші з них: Силіцій, Алюміній, Ферум, Кальцій, Натрій, Калій, Магній, Титан. Масова частка цих елементів (разом з Оксигеном) у земній корі становить майже 99,4 % (мал. 84).

Мал. 84. У складі земної кори містяться практично всі елементи Періодичної системи. Проте понад 99 % всієї її маси припадає на 9 елементів: О, Si, Аl, Fe, Ca, Na, K, Mg, Ti

Біосфера — оболонка планети Земля, що охоплює нижню частину атмосфери, гідросферу і верхню частину земної кори (мал. 85).

Мал. 85. Складники біосфери

Термін «біосфера» введено у 1875 р. австрійським ученим Е. Зюссом. Автором учення про біосферу як активну оболонку Землі, в якій сукупна діяльність живих організмів, зокрема людини, проявляється як геохімічний чинник планетарного масштабу і значення, є український учений В. І. Вернадський (1926 р.). У біосфері живі організми і середовище їх існування органічно поєднані та взаємодіють одне з одним. У живій природі саме речовини здійснюють взаємозв'язки між організмами і середовищем в екосистемах. Людина своєю діяльністю часто-густо погіршує стан тієї чи тієї частини біосфери, через що виникають екологічні конфлікти, в основі яких лежать реальні хімічні процеси.

Володимир Іванович ВЕРНАДСЬКИЙ

(1863—1945)

Український природознавець, засновник геохімії, біогеохімії. Збагатив науку ідеями, що стали основою провідних напрямів у сучасній мінералогії, геології, гідрогеології. Започаткував пошук сполук Урану й Радію, створив основу розвитку теорії довкілля. Головний ініціатор створення Академії наук України та її перший президент. Засновник Державної публічної бібліотеки в Києві (нині — Національна бібліотека України імені В. І. Вернадського).

Отже, ми переконуємося, що матерія весь час рухається, змінюється у своїй речовинній формі. У результаті хімічна еволюція речовин спричиняє появу біологічної форми руху матерії. Вона виникає внаслідок розвитку не лише речовин, а й їхніх агрегатів, хімічних систем і процесів, що в цих системах відбуваються.

Біологічна форма руху матерії неможлива без механічної, фізичної, хімічної форм руху, але не вичерпується ними, оскільки є якісно новою, відмінною від попередніх форм руху матерії. Найпростіший носій біологічної форми руху матерії — клітина. На відміну від хімічних реакцій, що відбуваються в неживих системах і ґрунтуються на зіткненні безладно розташованих у просторі молекул, у клітині взаємодіють молекули, які просторово там закріплені. Живі системи складаються переважно з Карбону, Гідрогену, Нітрогену, Оксигену й Фосфору. Правильне розуміння біології, зокрема молекулярної, ґрунтується на глибокому знанні структур, властивостей і реакційної здатності біологічно активних речовин. Ці фундаментальні знання набуваються під час вивчення хімії.

Висновки

• Поняття «матерія» охоплює всі об'єкти, системи, властивості, зв'язки і форми руху, що реально існують у світі, від елементарних частинок до галактик. Особливий тип матеріальних систем — жива матерія.

• Розрізняють кілька основних форм руху матерії, наприклад фізична, хімічна, біологічна. Така класифікація має об'єктивний характер, оскільки відбиває об'єктивний розвиток матерії від простого до складного, від нижчих форм до вищих. Водночас вона є й класифікацією наук, що ці форми руху матерії вивчають. Згідно з цим хімія серед наук про природу посідає місце між фізикою і біологією. Хімічні знання значною мірою формуються на основі фізичних і, у свою чергу, стають основою для формування біологічних знань.

• У природі існує коловий, циклічний рух атомів хімічних елементів, що охоплює всі оболонки Землі. Завдяки циклічній міграції атомів здійснюється обмін речовин (й енергії) між земною корою, гідросферою та атмосферою. Могутній чинник циклічної міграції — жива речовина, що діє на поверхні земної кори, у нижніх шарах атмосфери і в Світовому океані. Геохімічна діяльність живої речовини спричинила виникнення особливої оболонки Землі — біосфери.

• На перебіг природних процесів впливає господарська діяльність людини, в результаті якої часто виникають глобальні екологічні проблеми.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

  • 1. Як ви розумієте поняття «матерія»? Які форми руху матерії вам відомі?
  • 2. Поясніть суть хімічної форми руху матерії на конкретному прикладі.
  • 3. Порівняйте склад сучасного й первісного повітря. Яка причина зміни складу?
  • 4. Схарактеризуйте водну оболонку Землі, розкрийте її роль у природі.
  • 5. Обґрунтуйте взаємодію оболонок Землі.
  • 6. Що являє собою біосфера? Оцініть уплив людини на стан біосфери.
  • 7. Обґрунтуйте місце хімії серед наук про природу.
скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.