Місце хімії серед наук про природу
Тема. Місце хімії серед наук про природу її значення для розуміння наукової картини світу.
Місце хімії серед наук про природу
Природничі науки — це сукупність наук, що вивчають явища навколишнього світу в живій та неживій природі. Хімія — одна з природничих наук, предметом її вивчення є речовини та їх перетворення. До природничих наук також належать:
• астрономія — наука про Всесвіт;
• фізика — наука про склад і структуру матерії, а також про основні явища в неживій природі;
• біологія — наука про живу природу;
• науки про Землю (географія, геологія, геофізика) тощо.
Маючи спільні об’єкти дослідження, ці науки розвиваються в тісному взаємозв’язку і використовують схожі наукові методи досліджень: опис, спостереження, експеримент, створення теоретичних моделей.
Природа єдина, і хоча різні науки вивчають окремі питання, але мета в усіх одна — глибше пізнати її закони. Прикладів взаємодії наук у вивченні природи можна наводити багато. Важливо зрозуміти: дивлячись на світ очима астронома, фізика, хіміка, біолога чи географа, ми бачимо різні грані одного величного цілого — Природи.
Місце хімії серед наук про природу зумовлене предметом її вивчення й тісними зв’язками з іншими дисциплінами. Хімія вивчає склад, властивості речовин, їх взаємоперетворення. Хіміків також цікавлять явища, які супроводжують ці перетворення.
Хімія пов’язана з усіма природничими науками. Система наукових знань про природу і система методів кожної з наук перебувають у процесі взаємного доповнення та збагачення.
Хімія послуговується надбаннями фізики для дослідження структури речовини, використовує фізичні закони під час дослідження хімічних процесів. Вивчення хімічного зв’язку, окисно-відновних реакцій ґрунтується на знанні будови атома та його електронної оболонки. Поки фізики не з’ясували складну будову атома, періодичному закону бракувало теоретичного обґрунтування.
Здобутки хімії широко використовують:
• фізики, щоб дослідити проходження струму через метали; електричну провідність речовин та їх розчинів, роботу акумуляторів тощо; використовують періодичний закон для відкриття нових хімічних елементів
• біологи, вивчаючи хімічний склад та структури сполук, з яких сформовані живі організми; хімічні реакції, що відбуваються в клітинах; вплив на живі організми різних чинників: температури, радіаційного випромінювання, штучно створених речовин;
• екологи, вивчаючи властивості речовин для їх безпечного використання;
• геологи під час пошуку корисних копалин і виявлення їх складу вмісту цінних речовин у мінералах, визначення складу ґрунтів; астрономи для визначення елементного складу атмосфери планет і складу космічних об’єктів: комет, астероїдів, зірок тощо.
Чому хімія міцно пов’язана з фізикою, біологією?
З курсу хімії основної школи ви знаєте, що під час хімічних реакцій відбуваються різні фізичні явища: поглинається або виділяється тепло, змінюється агрегатний стан речовин.
Хімія і фізика вивчають ті ж самі об’єкти – атоми, молекули, кристали, гази, рідини.
Ще у XVIII ст. міцний зв’язок цих двох природничих наук помітив і використав у своїй роботі видатний російський учений М. В. Ломоносов. Він написав: «Хімія без знання фізики подібна до людини, яка все повинна шукати навпомацки. І ці дві науки так з’єднані між собою, що одна без іншої досконалою бути не може».
Біологічні процеси в клітинах, тканинах так само пов’язані зі складними хімічними перетвореннями. Адже обмін речовин зумовлений послідовними хімічними реакціями, що відбуваються в живому організмі. У кожній клітині нашого організму відбувається понад три тисячі хімічних реакцій.
Межі між різними природничими науками дедалі більше стираються. У міру накопичення наукових знань не лише зростає кількість наукових дисциплін, — відбувається їх зближення і взаємопроникнення. На перетинах наук виникають нові природничо-наукові дисципліни: хімічна фізика, біохімія, біофізика, біогеохімія, астробіологія… Наприклад, біохімія (біологічна хімія) вивчає хімічний склад і структуру сполук, які містяться в живих організмах. Геохімія вивчає поширеність і міграцію хімічних елементів на Землі. Біогеохімія — галузь геохімії, пов’язана з біологічними науками. Її основоположником був В. І. Вернадський, який 1918 року в Києві організував першу у світі біогеохімічну лабораторію.
Володимир Іванович Вернадський
(1863 - 1945) учений-природознавець, філософ, мислитель і громадський діяч, академік Російської академії наук, АН СРСР, один із засновників і перший президент Української академії наук, засновник Національної бібліотеки Української держави в Києві, яка нині носить його ім’я. Заклав основи сучасної мінералогії, геології, гідрогеології, геохімії, біогеохімії. Зробив вагомий внесок у кристалографію, біологію, палеонтологію, історію, космологію, філософію.
Біогеохімія вивчає хімічний склад живої речовини, вплив живої речовини на міграцію хімічних елементів, їх розподіл, розсіювання та концентрування в корі Землі.
Важливий спосіб пізнання природи — моделювання хімічних структур і процесів. Комп’ютерні технології істотно розширили можливості його використання в хімії.
У процесі збагачення хімічними знаннями виокремились окремі галузі:
Вагомий внесок зробили хіміки в розвиток високих технологій генної інженерії та нанохімії (розділ хімії, де об’єктами вивчення є тіла, розмір яких коливається в діапазоні 1–100 нм; фізичні та хімічні властивості цих тіл суттєво залежать від їх розміру).
Хімія як елемент загальнолюдської культури — це засіб формування світогляду. Хоча б елементарними хімічними знаннями повинна оволодіти кожна цивілізована людина. Без них неможлива екологічно грамотна поведінка в побуті, на виробництві.
Хімія — дуже цікава і перспективна наука. У ній далеко ще не все вивчено. Щороку хіміки дивують світ своїми науковими відкриттями.
Так, Нобелівську премію в галузі хімії 2016 р. отримали Ж.-П. Соваж, Д. Ф. Стоддарт і Б. Фері́нга «за проектування і синтез молекулярних машин».
Керована мікроскопічна молекулярна «машина» настільки потужна, що може пересувати об’єкти, у 10 000 разів більші за себе. Відкриття вчених у майбутньому може бути застосоване для розробки нових наноматеріалів, датчиків і мікрочипів.
Підсумки
1. Хімія — одна з природничих наук, що вивчає речовини та їх перетворення.
2. У своїх дослідженнях хіміки спираються на досягнення інших природничих наук.
3. Найважливіші природничі науки: біологія, фізика, астрономія, географія, геологія, геофізика, екологія, біохімія, геохімія, біогеохімія тощо. Представники цих наук постійно використовують знання хімії.
4. Мета всіх природничих наук одна — глибше пізнати закони природи.
5. У процесі еволюції хімії з’явилися окремі галузі хімічних знань: органічна хімія, неорганічна хімія, фізична хімія, колоїдна хімія тощо.
Контрольні запитання
1.Назвіть науки, які вивчають природу.
2.Яку роль відіграють хімічні знання в біології, медицині?
3.Чому фізика тісно пов’язана з хімією?
4.Що вивчає геохімія, біогеохімія?
5.Назвіть видатних учених-хіміків, з відкриттями яких ви ознайомились у курсі хімії основної школи.