Химияның қоғамдағы рөлі

Химия ғылымының негізгі мәселелері

Химияның негізгі даму кезеңдері

ХИМИЯНЫҢ ҚОҒАМДАҒЫ РӨЛІ

Адамзат баласы ежелгі уақыттан бастап табиғатты басқарудың, ұзақ өмір сүрудің, байлық пен молшылыққа жетудің негізгі жолдарын химия ғылымымен байланыстырды. Мыңдаған жыл бойы философия тасын іздеудің өзі — осыны дәлелдейді.

Адамзат химиямен екі түрлі формада байланыс жасайды. Біріншісі — химиялық процестер мен адамзаттың тіршілік етуі, адам баласы сусыз, оттегісіз, қоректік зат есебінде қолданылатын химиялық қоспаларсыз тіршілік етуі мүмкін емес.

Бұдан басқа адамзат химиямен материалдық өндірісте байланысқа түседі. Ал буның өзі табиғат пен қоғамдағы байланысты тудырады. Химиялық технология заттың ішкі белсенділігін пайдалана отырып, механикалық және органикалық дүниенің арасында аралық орын алады.

Химиялық айналымдарды ежелгі уақыттан бастап адамдар тұрмыста қолдана бастады. Мысалы: рудадан металл қорыту, теріні илеу мен бояу, әйнек пен керамика алу химиялық жолдармен біздің эрамызға дейінгі мыңжылдықтарда қолданыла бастады.

Ежелгі уақыттан басталған химизациялау процесі XX ғасырда өз шыңына жетті.

«Адамзат — табиғат» жүйесінде жасанды жолмен алынған, өңделген, өзгертілген заттар толыққанды, негізгі элементтерге айналды.

Полимерлерді синтездеу заттардан қасиеттері жаңартылған материалдар алу мүмкіндігін ашты.

Химияның көмегімен берік, ыстыққа төзімді, тот баспайтын, со-зылмалы, пластикалық, электр өткізгіш, изоляциялық материалдарды жасау   —   техниканың,    машинаның   индустрия   дамуынның   негізгі жақтарының бірі болып саналады. Техника дамуының кез келген қадамы химизацияны соқпай өтпейді.

Өндірісті химизациялаудың дамуы — еңбекті энергиямен қамтамасыз етудің жағдайын жасайды.

Бұл жерде химия екі жақты түрде қатысады: біріншіден, химиялық процестердің өзі энергия көзі болып саналады (жану, электрохимия-лық процестер); екіншіден, жасанды, химиялық жолмен алынған заттар энергетика саласында кеңінен қолданылады (ішкі жану двигателі, акумуляторлар, реактивті двигателдер мен атом реакторларының тетіктері тағы басқа), сонымен қатар буларға әр түрлі жасанды отын түрлері мен химиялық үстеме заттарды қосуға болады.

Заттарды химиялық жолмен жаңадан алу — табиғатты адамзаттың қажеттілігіне қарай бағыттау, икемдеу ғана емес, сонымен қатар, өндірісте еңбек өнімділігін арттыруда да қажетті құрал болып табылады.

Адамзаттың өндірістік-химиялық қызметі табиғаттағы заттарды өзгертумен бірге табиғаттың химиялық эволюциясының күшті әлеуметтік факторы болып саналады.

 

ХИМИЯ ҒЫЛЫМЫНЫҢ НЕГІЗГІ МӘСЕЛЕЛЕРІ

Химияның зерттеу пәні мен мазмунына сипаттама беруге ты-рысқан көптеген анықтамалар бар. Кейбір ғылыми әдебиеттерде хи-мияны — элементтер мен олардың қосылыстары туралы ғылым деп атайды. Ал, екінші біреулерінде — заттар мен олардың айналым тура-лы, үшіншісінде — заттың сапалық өзгерісі туралы ғылым деп қарастырылады. Бұл анықтамалардың бәрі де өз бетінше дұрыс, де-генмен химия ғылымы дегеніміз не деген сұрақққа толық жауап бере алмайды.

Бұл сұраққа жауап беру үшін, химияның заттар туралы білім жиынтығы ғана емес, басқа ғылым салаларының арасында өзінің әлеуметтік мәні бар, үнемі дамып отыратын, белгілі бір тартіппен қурылған білім жүйесі екендігін түсіну қажет. Химияның басқа ғылым саласынан ерекшелігі — өзінің зерттеу пәнін өзі жасайды (Д.И.Менделеев). Басқа ешбір ғылым бір уақытта ғылымның да, өндірістін де рөлін атқара алмайды.

Барлық химиялық ғьглым жүйесі — теориялар, заңдар, әдістемелер мен технологиялар — химияның негізгі мақсаты үшін — қажетті қасиеттері бар заттарды алуеа негізделген.

Химия ғылымының барлыц тарихы, дамуы осы негізгі мәселені шешуге арналған.

Ал оның өзі негізгі 4 факторға байланысты: .

1) элементтік және молекулярлық құрамына;

молекулаларының құрылымына;

химиялық реакция кезеңіндегі термодинамикалық және кинети-
калық жағдайларға

заттардың химиялық ұйымдасу деңгейіне

 

ХИМИЯ ҒЫЛЫМЫНЫҢ НЕГІЗГІ ДАМУ КЕЗЕҢДЕРІ

Химия дамуының барлық тарихы оның негізгі алдыға қойған мәселесін шешу жолында әдістеме-тәсілдердің ауысып отыруымен сипатталады. Химия ғылымының даму деңгейіне байланысты материя құрылымы, табиғаттағы заттардың құрамы, олардың бөлшектері -молекулалардың құрылымы туралы уғымдар да өзгеріп отырды.

XVIII ғасырға дейінгі химияның даму кезеңінде қажетті қасиеттері бар заттарды алу мәселелері көп жағдайда оңды нәтиже бере қойған жоқ. Табиғаттағы денелердің қасиеттерінің пайда болуы туралы екі удай пікір айтылған болатын. Антикалық уақыттың ұлы ғұламалары Демокрит (б.э.д. 470-380 ж.), Эпикур (б.э.д. 341-270 ж.) атомистік теорияны ұсынды. Олардың көзқарасы бойынша, барлық денелер көлемдері мен формалары әр түрлі атомдардан тұрады, ал бул атомдар олардың сапалық өзгешеліктерін түсіндіреді деген данышпандық көзқарасты устады.

Ал Аристотель (б.э.д. 384-322 ж.) мен Эмподокл (б.э.д. 490-430 ж.) табиғатта кездесетін денелердің әр түрлілігі олардың қасиеттерінің: жылу мен суықтың, құрғақтық пен ылғалдың, жарық пен қараңғының тағы басқа тіркесіп келуі арқылы түсіндіріледі деп айтты. Кейінірек осы көзқарасты ортағасырлық алхимиктер де дамытты. Бул кезеңде табиғат туралы білім жүйесін қураған — натурфилософия мен кәсіптік химия жеке-жеке дамыды.

Ал заттардың қасиеттерінің мәселесін шешу тәсілдері XVII ғасырдың екінші жартысында Р.Бойлдің еңбектерінде көрініс тапты.

Оның зерттеулері денелердің қасиеттері абсолютті емес, олар оны қураушы материалдық элементтердің сипаттарына байланысты екендігін көрсетті. XVII ғасырдың ортасынан XIX ғасырдың басына дейін заттардың құрамы туралы ілім барлық сол кездегі химияны қамтыды. Ол қазір де химияның бір бөлігі ретінде қарастырылады.

Химия ғылымдары дамуының екінші кезеңі немесе құрылымдық химия XIX ғасырды қамтиды. Химия дамуының бул кезеңі өндірістің мануфактуралық сипатының техникаға, кеңейтілген материалдық-шикізат базасына негізделген фабрикалық сипатпен алмасуы арқылы сипатталады.

Сол кездегі химия өнеркәсібінде өсімдік пен жануарлардан алына-тын заттарды өңдеу орын алды, олардың әрқайсысының ерекше сапалық ерекшеліктері болды, дегенмен, қурамы бірдей: яғни көбінесе сутегі, оттегі көміртегі, күкірт, азот, фосфордан түрды. Сонымен, зат-тардың жеке қасиеттері олардың химиялық қурамымен анықталмайтындығы белгілі болды.

Ал енді, осыдан кейін заттың құрылымы деген ұғым ғылымға енді. Химиктер заттардың қасиеттері мен сапалық жағынан әр түрлілігі олардың қүрамымен емес, молекулаларының құрылымымен анықталатындығына көз жеткізді.

Ал, зат қурылымымен таныс болғаннан кейін оны құрайтын моле-кулалардың атомдары қайсысы химиялық байланысқа жақсы қатысады, қайсысының қабілеті төмен деген сурақ туды. Себебі, зат қурамына кіретін барлық атомдар химиялық айналымға бірдей дәрежеде қатыспайды екен. Осыдан келіп, «реакцияәа қабілеттілік» деген тағы бір уғым химия ғылымына енді.

Өзінің екінші даму деңгейінде химия аналитикалық ғылымнан синтетикалық ғылымға айналды. Бул кезең органикалық синтез хи-миясының дамуымен байланысты.

Осы кезде тоқыма өнеркәсібіне арналған бояулар шығару, дәрі-дэрмек, жасанды жібек алу мүмкіндігі туды.

Бұл кезең — құрылымдық химия кезеңі деген шартты атауға ие болды, оның басты жетістігі — молекула қурылымы мен заттардың функционалдық   белсенділігінің   арасындағы   байланысты   анықтау болды.

Химия дамуының үшінші кезеңі — XX ғасырдың бірінші жартысын қамтиды.

XX ғасырдың алғашқы жартысындағы автомобиль өндірісінің, авиацияның, энергетикалық, құрал-жабдық шығарудың дамуы мате-риалдар шығаруға жаңа талаптар қойды.

Жоғары октанды мотор отынын, арнаулы синтетикалық каучук пен пластмасса, беріктігі аса жоғары изоляторлар, органикалық және бейор-ганикалық полимерлер, жартылай өткізгіштер шығару қажеттілігі туды. Бүндай материалдарды алу үшін бурьінғы заттың қурамы мен қурылымы туралы химиялық білім жеткіліксіз болды. Құрылымдық химия зат қасиеттерінің температураның, қысымның, еріткіштердің тағы басқа факторлардың әсерінен өзгеретіндігін есепке алмаған болатын.

Осыған байланысты, осы кезеңде химия ғылымы процестер мен заттардың езгеру механизмі туралы ғылымға айналды. Осының нәтижесінде қурылыс жумыстарына қажетті ағаш пен металдың орны-на синтетикалық материалдар, тамақ шикізатттарын, олиф, лак, жуғыш заттар тағы басқа өндіруді қамтамасыз етті. Ал каучук, этил спирті, жасанды талшық өндіру мунай шикізатына, азот тынайтқыштарын алу — ауа азотына негізделді.. Енді үздіксіз жүйемен жумыс істейтін мунай-химия өнеркәсібі дамыды.

Егер 1935 жылы тері, резина, талшық, жуғыш заттар, лактар, олиф, сірке қышқылы, этил спирті толығымен тек жануарлар мен өсімдіктер шикізатынан алынатын болса, ал XX ғасырдың 60-шы жылдарында техникалық спирттің 100%-ы, жуғыш заттардың 80%-ы, олиф пен лак-тың 90%-ы, талшықтың 40%-ы, каучуктың 70% және тері материалда-рының 25%-ға жуығы газ және мүнай шикізаттарынан алынды. Соны-мен бірге химия жылына мыңдаған тонна малға азық-түлік ретінде қолданылатын мочевина мен белок және миллиондаған тонна тыңайтқыш берді.

Сонымен, химия өзінің дамуының үшінші кезеңінде заттар туралы ғылым емес, заттардың өзгеруі мен өзгеру механизмдері туралы ғылым болды.

Химия еылымы дамуының төртінші кезеңі — XX ғасырдың екінші жартысы. Бул кезеңді эволюциялық химия кезеңі деп атайды.

Эволюциялық химияның негізінде химиялық өнімдерді алу про-цестерінде химиялық реакциялардың катализаторларын өздігінен жетілуге жеткізетін, яғни, химиялық жүйелердің өздігінен құрылуына әкелетін шарттарды пайдалану принципі жатыр. Буның өзін — химияны өзіндік бір биологизациялау тәсілі деп қарастыруға болады.

Ал бұл процесс белгілі бір уақыт бойында дамиды және сыртқы жағдайларға тәуелді емес. Уақыт бул жерде маңызды фактор, өйткені химиялық жүйенің эволюциясы қарастырылып отыр.

Химиялық жүйенің негізінде әлемнің химиялық картинасы қалыптасады, яғни табиғатқа химиялық көзқараспен қарау. Оның негізгі мазмуны мынандай:

тірі және өлі табиғатты химиялық мағанада қарастыра келгендегі сол дәуірдегі химиялық білімнің қортындысы;

табиғат обьектілерінің барлық негізгі түрлерінің пайда болуы мен эволюциясы туралы түсінік;

табиғат обьектілерінің химиялық қасиеттерінің оның қурылымына байланыстылығы;

табиғат процестерінің химиялық қозғалыс  процесі  ретіндегі жалпы заңдылықтары;

тәжірбиелік жағдайда синтезделетін ерекше обьектілер туралы білім.

50-60 жылдарға дейін эволюциялық химия туралы ештеңе белгілі болған жоқ. Жануарлар мен өсімдіктердің шығу тегін Ч.Дарвиннің зво-люциялық теориясы арқылы түсіндіруге тырысқан биологтардан айырмашылығы, химиктерді заттардың шығу тегі туралы мәселе толғандырмады. Ал, XX ғасырдың екінші жартысынан бастап, химик-терге өз обьектілеріне байланысты эволюциялық мәселелерді шешу мүмкіндігі туды. Эволюциялық химияны-химиялық жүйелердің өздігінен ұйымдасуы мен ездігінен дамуы туралы ғылым деп те атай-ды. Бул жерде химия биологиямен тығыз байланыс жасайды. Тірі организмдерде жүретін барлық процестерді химия тілімен, химиялық процестер арқылы беруге болады екен.

Расында, егер денедегі зат алмасу процесіне таза химиялық көзқараспен қарасақ (А.И.Опариннің тәжірибесін), біз уақыт тәртібін сақтайтын, өзара бір-бірімен байланысты бірнеше химиялық реакция-ларды байқаймыз.

Тірі организмдердегі ереше кейбір қасиеттер, мысалы квбею, қозғалғыштық, қозу, сыртқы ортаның әсеріне жауап беру — барлығы химиялық реакциялар арқылы түсіндіріледі.

Әрине, тіршіліктің барлық қубылыстарын химиялық жолмен түсіндіру қателік болар еді, бул тіпті дөрекі механистикальщ кезқарас ретінде қарастырылатын еді. Бұған химиялық процестердің тірі және өлі жүйелердегі жүруінің ерекшеліктері дәлел бола алады.

Қазіргі кезде химия үшін биологиялық принциптерді қолдану маңызды болып саналады. XX ғасырдың өзінде биологиялық процес-тер үшін биокатализдің үлкен әсері бар екедігін ғалымдар түсінген. Сондықтан химиктер тірі табиғатқа катализаторлар қолдану төжірибесін жасайтын жаңа химияны шығаруды мақсат етіп қойды. Ұқсас молекулалар синтездеу принциптерін, әр түрлі қасиеттері бар, ферменттер принципімен жұмыс істейтін катализаторлар қолданылатын химиялық процестерді басқарудың жаңа түрі шықты