Сера расположена в VIа группе Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
На внешнем энергетическом уровне серы содержится 6 электронов, которые имеют 3s 2 3p 4 . В соединениях с металлами и водородом сера проявляет отрицательную степень окисления элементов -2, в соединениях с кислородом и другими активными неметаллами – положительные +2, +4, +6. Сера – типичный неметалл, в зависимости от типа превращения может быть окислителем и восстановителем.

Нахождение серы в природе

Сера встречается в свободном (самородном) состоянии и связанном виде.

Важнейшие природные соединения серы:

FeS 2 - железный колчедан или пирит,

ZnS - цинковая обманка или сфалерит (вюрцит),

PbS - свинцовый блеск или галенит,

HgS - киноварь,

Sb 2 S 3 - антимонит.

Кроме того, сера присутствует в нефти, природном угле, природных газах, в природных водах (в виде сульфат-иона и обуславливает «постоянную» жёсткость пресной воды). Жизненно важный элемент для высших организмов, составная часть многих белков, концентрируется в волосах.

Аллотропные модификации серы

Аллотропия — это способность одного и того же элемента существовать в разных молекулярных формах (молекулы содержат разное количество атомов одного и того же элемента, например, О 2 и О 3 , S 2 и S 8 , Р 2 и Р 4 и т.д).

Сера отличается способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов. Наиболее стабильны S 8 , образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера - хрупкое вещество жёлтого цвета.

Открытые цепи имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета, которая получается при резком охлаждении расплава серы (пластическая сера уже через несколько часов становится хрупкой, приобретает жёлтый цвет и постепенно превращается в ромбическую).

1) ромбическая — S 8

t°пл. = 113°C; r = 2,07 г/см 3

Наиболее устойчивая модификация.

2) моноклинная — темно-желтые иглы

t°пл. = 119°C; r = 1,96 г/см 3

Устойчивая при температуре более 96°С; при обычных условиях превращается в ромбическую.

3) пластическая — коричневая резиноподобная (аморфная) масса

Неустойчива, при затвердевании превращается в ромбическую

Получение серы

1. Промышленный метод — выплавление из руды с помощью водяного пара.
2. Неполное окисление сероводорода (при недостатке кислорода):

2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O

1. Реакция Вакенродера:

2H 2 S + SO 2 → 3S + 2H 2 O

Химические свойства серы

Окислительные свойства серы
(S 0 + 2ē → S -2 )

1) Сера реагирует со щелочными без нагревания:

S + O 2 – t° → S +4 O 2

2S + 3O 2 – t °; pt → 2S +6 O 3

4) (кроме йода):

S + Cl 2 → S +2 Cl 2

S + 3F 2 → SF 6

Со сложными веществами:

5) c кислотами — окислителями:

S + 2H 2 SO 4 (конц) → 3S +4 O 2 + 2H 2 O

S + 6HNO 3 (конц) → H 2 S +6 O 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

Реакции диспропорционирования:

6) 3S 0 + 6KOH → K 2 S +4 O 3 + 2K 2 S -2 + 3H 2 O

7) сера растворяется в концентрированном растворе сульфита натрия:

S 0 + Na 2 S +4 O 3 → Na 2 S 2 O 3 тиосульфат натрия

ХИМИЯ

наука, изучающая строение в-в и их превращения, сопровождающиеся изменением состава и(или) строения. Хим. св-ва в-в (их превращения; см. Реакции химические )определяются гл. обр. состоянием внеш. электронных оболочек атомов и молекул, образующих в-ва; состояния ядер и внутр. электронов в хим. процессах почти не изменяются. Объектом хим. исследований являются элементы химические и их комбинации, т. е. атомы, простые (одноэлементные) и сложные (молекулы, ион-радикалы, карбены, свободные радикалы) хим. соед., их объединения (ассоциаты, сольваты, и т. п.), материалы и др. Число хим. соед. огромно и все время увеличивается; поскольку X. сама создает свой объект; к кон. 20 в. известно ок. 10 млн. хим. соединений.
X. как наука и отрасль пром-сти существует недолго (ок. 400 лет). Однако хим. знание и хим. практика (как ремесло) прослеживаются в глубинах тысячелетий, а в примитивной форме они появились вместе с человеком разумным в процессе его взаимод. с окружающей средой. Поэтому строгая дефиниция X. может основываться на широком, вневременном универсальном смысле - как области естествознания и человеческой практики, связанной с хим. элементами и их комбинациями.
Слово "химия" происходит либо от наименования Древнего Египта "Хем" ("темный", "черный" - очевидно, по цвету почвы в долине реки Нил; смысл же назв.- "египетская наука"), либо от древнегреч. chemeia - искусство выплавки металлов. Совр. назв. X. производится от позднелат. chimia и является интернациональным, напр. нем. Chemie, франц. chimie, англ. chemistry. Термин "X." впервые употребил в 5 в. греч. алхимик Зосима.

История химии. Как основанная на опыте практика, X. возникла вместе с зачатками человеческого общества (использование огня, приготовление пищи, дубление шкур) и в форме ремесел рано достигла изощренности (получение красок и эмалей, ядов и лекарств). Вначале человек использовал хим. изменения биол. объектов ( , гниение), а с полным освоением огня и горения - хим. процессы спекания и сплавления (гончарное и стекольное произ-ва), выплавку металлов. Состав древнеегипетского стекла (4 тыс. лет до н. э.) существенно не отличается от состава совр. бутылочного стекла. В Египте уже за 3 тыс. лет до н. э. выплавляли в больших кол-вах , используя уголь в качестве восстановителя (самородная медь применялась с незапамятных времен). Согласно клинописным источникам, развитое произ-во железа, меди, серебра и свинца существовало в Месопотамии также за 3 тыс. лет до н. э. Освоение хим. процессов произ-ва меди и , а затем и железа являлось ступенями эволюции не только металлургии, но цивилизации в целом, изменяло условия жизни людей, влияло на их устремления.
Одновременно возникали и теоретич. обобщения. Напр., китайские рукописи 12 в. до н. э. сообщают о "теоретич." построениях систем "основных элементов" ( , огонь, дерево, и земля); в Месопотамии родилась идея рядов пар противоположностей, взаимод. к-рых "составляют мир": мужское и женское, тепло и холод, влага и сухость и т. д. Очень важной была идея (астрологич. происхождения) единства явлений макрокосма и микрокосма.
К концептуальным ценностям относится и атомистич. учение, к-рое было развито в 5 в. до н. э. древнегреч. философами Левкиппом и Демокритом. Они предложили аналоговую семантич. модель строения в-ва, имеющую глубокий комбинаторный смысл: комбинации по определенным правилам небольшого числа неделимых элементов (атомов и букв) в соединения (молекулы и слова) создают информационное богатство и разнообразие (в-ва и языки).
В 4 в. до н. э. Аристотель создал хим. систему, основанную на "принципах": сухость - и холод - тепло, с помощью попарных комбинаций к-рых в "первичной материи" он выводил 4 основных элемента (земля, вода и огонь). Эта система почти без изменений просуществовала 2 тыс. лет.
После Аристотеля лидерство в хим. знании постепенно перешло из Афин в Александрию. С этого времени создаются рецептуры получения хим. в-в, возникают "учреждения" (как храм Сераписа в Александрии, Египет), занимающиеся деятельностью, к-рую позже арабы назовут "аль-химия".
В 4-5 вв. хим. знание проникает в Малую Азию (вместе с несторианством), в Сирии возникают философские школы, транслировавшие греч. натурфилософию и передавшие хим. знание арабам.
В 3-4 вв. возникла алхимия - философское и культурное течение, соединяющее мистику и магию с ремеслом и искусством. Алхимия внесла значит. вклад в лаб. мастерство и технику, получение многих чистых хим. в-в. Алхимики дополнили элементы Аристотеля 4 началами (масло, влажность, и сера); комбинации этих мистич. элементов и начал определяли индивидуальность каждого в-ва. Алхимия оказала заметное влияние на формирование западноевропейской культуры (соединение рационализма с мистикой, познания с созиданием, специфич. культ золота), но не получила распространения в др. культурных регионах.
Джабир ибн Хайян, или по-европейски Гебер, Ибн Сина (Авиценна), Абу-ар-Рази и др. алхимики ввели в хим. обиход (из мочи), порох, мн. , NaOH, HNO 3 . Книги Гебера, переведенные на латынь, пользовались огромной популярностью. С 12 в. арабская алхимия начинает терять практич. направленность, а с этим и лидерство. Проникая через Испанию и Сицилию в Европу, она стимулирует работу европейских алхимиков, самыми известными из к-рых были Р. Бэкон и Р. Луллий. С 16 в. развивается практич. европейская алхимия, стимулированная потребностями металлургии (Г. Агрикола) и медицины (Т. Парацельс). Последний основал фармакологич. отрасль химии - ятрохимиюи вместе с Агриколой выступал фактически как первый реформатор алхимии.
X. как наука возникла в ходе научной революции 16-17 вв., когда в Западной Европе возникла новая цивилизация в результате череды тесно связанных революций: религиозной (Реформация), давшей новое толкование богоугодности земных дел; научной, давшей новую, механистич. картину мира (гелиоцентризм, бесконечность, подчиненность естественным законам, описание на языке математики); промышленной (возникновение фабрики как системы машин с использованием энергии ископаемого ); социальной (разрушение феодального и становление буржуазного общества).
X., вслед за физикой Г. Галилея и И. Ньютона, могла стать наукой лишь на пути механицизма, к-рый задал основные нормы и идеалы науки. В X. это было гораздо сложнее, чем в физике. Механика легко абстрагируется от особенностей индивидуального объекта. В X. каждый частный объект (в-во) - индивидуальность, качественно отличная от других. X. не могла выразить свой предмет чисто количественно и на всем протяжении своей истории оставалась мостом между миром количества и миром качества. Однако надежды антимеханицистов (от Д. Дидро до В. Оствальда) на то, что X. заложит основы иной, немеханистич. науки, не оправдались, и X. развивалась в рамках, определенных ньютоновской картиной мира.
Более двух веков X. вырабатывала представление о материальной природе своего объекта. Р. Бойль, заложивший основы рационализма и эксперим. метода в X., в своем труде "Химик-скептик" (1661) развил представления о хим. атомах (корпускулах), различия в форме и массе к-рых объясняют качества индивидуальных в-в. Атомистич. представления в X. подкреплялись идеологич. ролью атомизма в европейской культуре: человек-атом - модель человека, положенная в основу новой социальной философии.
Металлургич. X., имевшая дело с р-циями горения, окисления и восстановления, кальцинации - прокаливания металлов (X. называли пиротехнией, т. е. огненным искусством) -привлекла внимание к образующимся при этом газам. Я. ван Гельмонт, введший понятие "газ" и открывший (1620), положил начало пневматич. химии. Бойль в работе "Огонь и пламя, взвешенные на весах" (1672), повторяя опыты Ж. Рея (1630) по увеличению массы металла при обжиге, пришел к выводу, что это происходит за счет "захвата металлом весомых частиц пламени". На границе 16-17 вв. Г. Шталь формулирует общую теорию X. - теорию флогистона (теплорода, т. е. "в-ва горючести", удаляющегося с помощью воздуха из в-в при их горении), к-рая освободила X. от продержавшейся 2 тыс. лет системы Аристотеля. Хотя М. В. Ломоносов, повторив опыты по обжигу, открыл закон сохранения массы в хим. р-циях (1748) и смог дать правильное объяснение процессам горения и окисления как взаимод. в-ва с частицами воздуха (1756), познание горения и окисления было невозможно без развития пневматич. химии. В 1754 Дж. Блэк открыл (повторно) углекислый газ ("фиксированный воздух"); Дж. Пристли (1774) - , Г. Кавендиш (1766) - ("горючий воздух"). Эти открытия дали всю информацию, необходимую для объяснения процессов горения, окисления и дыхания, что и сделал А. Лавуазье в 1770-90-х гг., фактически похоронив этим теорию флогистона и стяжав себе славу "отца современной X.".
К нач. 19 в. пневматохимия и исследования состава в-в приблизили химиков к пониманию того, что хим. элементы соединяются в определенных, эквивалентных соотношениях; были сформулированы законы постоянства состава (Ж. Пруст, 1799-1806) и объемных отношений (Ж. Гей-Люс-сак, 1808). Наконец, Дж. Дальтон, наиб. полно изложивший свою концепцию в сочинении "Новая система химической философии" (1808-27), убедил современников в существовании атомов, ввел понятие атомного веса (массы) и возвратил к жизни понятие элемента, но уже в совсем ином смысле -как совокупности атомов одного вида.
Гипотеза А. Авогадро (1811, принята научным сообществом под влиянием С. Канниццаро в 1860) о том, что частицы простых газов представляют собой молекулы из двух одинаковых атомов, разрешила целый ряд противоречий. Картина материальной природы хим. объекта была завершена с открытием периодич. закона хим. элементов (Д. И. Менделеев, 1869). Он связал количеств. меру () с качеством (хим. св-ва), вскрыл смысл понятия хим. элемент, дал химику теорию большой предсказательной силы. X. стала совр. наукой. Периодич. закон узаконил собственное место X. в системе наук, разрешив подспудный конфликт хим. реальности с нормами механицизма.
Одновременно шел поиск причин и сил хим. взаимодействия. Возникла дуалистич. (электрохим.) теория (И. Берцелиус, 1812-19); введены понятия " " и "хим. связь", к-рые наполнились физ. смыслом с развитием теории строения атома и квантовой X. Им предшествовали интенсивные исследования орг. в-в в 1-й пол. 19 в., приведшие к разделению X. на 3 части: неорганическая химия, органическая химия и аналитическая химия (до 1-й пол. 19 в. последняя была основным разделом X.). Новый эмпирич. материал (р-ции замещения) не укладывался в теорию Берцелиуса, поэтому были введены представления о группах атомов, действующих в р-циях как целое - радикалах (Ф. Вёлер, Ю. Либих, 1832). Эти представления были развиты Ш. Жераром (1853) в теорию типов (4 типа), ценность к-рой состояла в том, что она легко связывалась с концепцией валентности (Э. Франкленд, 1852).
В 1-й пол. 19 в. было открыто одно из важнейших явлений X. - катализ (сам термин предложен Берцелиусом в 1835), очень скоро нашедшее широкое практич. применение. В сер. 19 в. наряду с важными открытиями таких новых в-в (и классов), как и красители (В. Перкин, 1856), были выдвинуты важные для дальнейшего развития X. концепции. В 1857-58 Ф. Кекуле развил теорию валентности применительно к орг. в-вам, установил четырехвалентность углерода и способность его атомов связываться друг с другом. Этим был проложен путь теории хим. строения орг. соед. (структурной теории), построенной А. М. Бутлеровым (1861). В 1865 Кекуле объяснил природу ароматич. соед. Я. Вант-Гофф и Ж. Ле Бель, постулировав тетраэдрич. структуры (1874), проложили путь трехмерному взгляду на структуру в-ва, заложив основы стереохимии как важного раздела Х.
В сер. 19 в. одновременно было положено начало исследованиям в области кинетики химической и термохимии. Л. Вильгельми изучил кинетику гидролиза углеводов (впервые дав ур-ние скорости гидролиза; 1850), а К. Гульдберг и П. Вааге в 1864-67 сформулировали закон действующих масс. Г. И. Гесс в 1840 открыл основной закон термохимии, М. Бертло и В. Ф. Лугинин исследовали теплоты мн. р-ций. В это же время развиваются работы по коллоидной химии, фотохимии и электрохимии, начало к-рым было положено еще в 18 в.
Работами Дж. Гиббса, Вант-Гоффа, В. Нернста и др. создается химическая . Исследования электропроводности р-ров и электролиза привели к открытию электролитич. диссоциации (С. Аррениус, 1887). В этом же году Оствальд и Вант-Гофф основали первый журнал, посвященный физической химии, и она оформилась как самостоятельная дисциплина. К сер. 19 в. принято относить зарождение агрохимии и биохимии, особенно в связи с пионерскими работами Либиха (1840-е гг.) по изучению ферментов, белков и углеводов.
19 в. по праву м. б. назван веком открытий хим. элементов. За эти 100 лет было открыто более половины (50) существующих на Земле элементов. Для сравнения: в 20 в. открыто 6 элементов, в 18 в.- 18, ранее 18 в.- 14.
Выдающиеся открытия в физике в кон. 19 в. (рентгеновские лучи, электрон) и развитие теоретич. представлений (квантовая теория) привели к открытию новых (радиоактивных) элементов и явления изотопии, возникновению радиохимии и квантовой химии, новым представлениям о строении атома и о природе хим. связи, дав начало развитию совр. X. (химии 20 в.).
Успехи X. 20 в. связаны с прогрессом аналит. X. и физ. методов изучения в-в и воздействия на них, проникновением в механизмы р-ций, с синтезом новых классов в-в и новых материалов, дифференциацией хим. дисциплин и интеграцией X. с другими науками, с удовлетворением потребностей совр. пром-сти, техники и технологии, медицины, строительства, сельского хозяйства и др. сфер человеческой деятельности в новых хим. знаниях, процессах и продуктах. Успешное применение новых физ. методов воздействия привело к формированию новых важных направлений X., напр. радиационной химии, плазмохимии. Вместе с X. низких температур ( криохимией )и X. высоких давлений (см. Давление), сонохимией (см. Ультразвук), лазерной химией и др. они стали формировать новую область - X. экстремальных воздействий, играющую большую роль в получении новых материалов (напр., для электроники) или старых ценных материалов сравнительно дешевым синтетич. путем (напр., алмазов или нитридов металлов).
На одно из первых мест в X. выдвигаются проблемы предсказания функциональных св-в в-ва на основе знания его структуры и определения структуры в-ва (и его синтез), исходя из его функционального назначения. Решение этих проблем связано с развитием расчетных квантово-хим. методов и новых теоретич. подходов, с успехами в неорг. и орг. синтезе. Развиваются работы по генной инженерии и по синтезу соед. с необычными строением и св-вами (напр., высокотемпературные сверхпроводники, ). Все шире применяются методы, основанные на матричном синтезе, а также использующие идеи планарной технологии. Получают дальнейшее развитие методы, моделирующие биохим. р-ции. Успехи спектроскопии (в т. ч. сканирующей туннельной) открыли перспективы "конструирования" в-в на мол. уровне, привели к созданию нового направления в X. - т. наз. нанотехнологии. Для управления хим. процессами как в лаб., так и в пром. масштабе, начинают использоваться принципы мол. и надмол. организации ансамблей реагирующих молекул (в т. ч. подходы, основанные на термодинамике иерархических систем).
Химия как система знания о в-вах и их превращениях. Это знание содержится в запасе фактов - надежно установленных и проверенных сведений о хим. элементах и соед., их р-циях и поведении в природных и искусств. средах. Критерии надежности фактов и способы их систематизации постоянно развиваются. Крупные обобщения, надежно связывающие большие совокупности фактов, становятся научными законами, формулировка к-рых открывает новые этапы X. (напр., законы сохранения массы и энергии, законы Дальтона, периодич. закон Менделеева). Теории, используя специфич. понятия, объясняют и прогнозируют факты более частной предметной области. По сути, опытное знание становится фактом только тогда, когда получает теоретич. толкование. Так, первая хим. теория - теория флогистона, будучи неверной, способствовала становлению X., т. к. соединяла факты в систему и позволяла формулировать новые вопросы. Структурная теория (Бутлеров, Кекуле) упорядочила и объяснила огромный материал орг. X. и обусловила быстрое развитие хим. синтеза и исследования структуры орг. соединений.
X. как знание - система очень динамичная. Эволюционное накопление знаний прерывается революциями - глубокой перестройкой системы фактов, теорий и методов, с возникновением нового набора понятий или даже нового стиля мышления. Так, революцию вызвали труды Лавуазье (матери-алистич. теория окисления, внедрение количеств. методов эксперимента, разработка хим. номенклатуры), открытие периодич. закона Менделеева, создание в нач. 20 в. новых аналит. методов (микроанализ, ). Революцией можно считать и появление новых областей, вырабатывающих новое видение предмета X. и влияющих на все ее области (напр., возникновение физ. X. на базе хим. термодинамики и хим. кинетики).
Хим. знание обладает развитой структурой. Каркас X. составляют основные хим. дисциплины, сложившиеся в 19 в.: аналит., неорг., орг. и физ. X. В дальнейшем в ходе эволюции структуры А. образовалось большое число новых дисциплин (напр., кристаллохимия), а также новая инженерная отрасль - химическая технология.
На каркасе дисциплин вырастает большая совокупность исследовательских областей, часть из к-рых входит в ту или иную дисциплину (напр., X. элементоорг. соед.- часть орг. X.), другие носят многодисциплинарный характер, т. е. требуют объединения в одном исследовании ученых из разных дисциплин (напр., исследование структуры биополимеров с использованием комплекса сложных методов). Третьи являются междисциплинарными, т. е. требуют подготовки специалиста нового профиля (напр., X. нервного импульса).
Поскольку почти вся практич. деятельность людей связана с применением материи как в-ва, хим. знание необходимо во всех областях науки и технологии, осваивающих материальный мир. Поэтому сегодня X. стала, наравне с математикой, хранилищем и генератором такого знания, к-рое "пропитывает" почти всю остальную науку. То есть, выделяя X. как совокупность областей знания, можно говорить и о хим. аспекте большинства других областей науки. На "границах" X. существует множество гибридных дисциплин и областей.
На всех этапах развития как науки X. испытывает мощное воздействие физ. наук - сначала ньютоновской механики, потом термодинамики, атомной физики и квантовой механики. Атомная физика дает знание, входящее в фундамент X., раскрывает смысл периодич. закона, помогает понять закономерности распространенности и распределения хим. элементов во Вселенной, чему посвящены ядерная астрофизика и космохимия.
Фундам. влияние оказала на X. термодинамика, устанавливающая принципиальные ограничения на возможность протекания хим. р-ций (хим. термодинамика). X., весь мир к-рой был изначально связан с огнем, быстро освоила термодинамич. способ мышления. Вант-Гофф и Аррениус связали с термодинамикой исследование скорости р-ций (кинетику) -X. получила совр. способ изучения процесса. Изучение хим. кинетики потребовало привлечения многих частных физ. дисциплин для понимания процессов переноса в-в (см., напр., Диффузия, Массообмен ).Расширение и углубление математизации (напр., применение мат. моделирования, графов теории )позволяет говорить о формировании мат. X. (ее предсказал Ломоносов, назвав одну из своих книг "Элементы математической химии").

Язык химии. Система информации. Предмет X.- элементы и их соед., хим. взаимод. этих объектов - обладает огромным и быстро растущим разнообразием. Соответственно сложен и динамичен язык л. Его словарь включает назв. элементов, соединений, хим. частиц и материалов, а также понятия, отражающие структуру объектов и их взаимодействие. Язык X. имеет развитую морфологию - систему префиксов, суффиксов и окончаний, позволяющих выразить качественное многообразие хим. мира с большой гибкостью (см. Номенклатура химическая). Словарь X. переведен на язык символов (знаков, ф-л, ур-ний), к-рые позволяют заменить текст очень компактным выражением или зрительным образом (напр., пространств. модели). Создание научного языка X. и способа записи информации (прежде всего на бумаге) - один из великих интеллектуальных подвигов европейской науки. Международное сообщество химиков сумело наладить конструктивную всемирную работу в столь противоречивом деле, как выработка терминологии, классификации и номенклатуры. Было найдено равновесие между обыденным языком, историческими (тривиальными) названиями хим. соединений и их строгими формульными обозначениями. Создание языка X.- удивительный пример сочетания очень высокой мобильности и прогресса с устойчивостью и преемственностью (консерватизмом). Совр. хим. язык позволяет очень коротко и однозначно записывать огромный объем информации и обмениваться ею между химиками всего мира. Созданы машиночитаемые версии этого языка. Многообразие объекта X.и сложность языка делают информационную систему X. наиб. крупной и изощренной во всей науке. Ее основу составляют химические журналы, а также монографии, учебники, справочники. Благодаря рано возникшей в X. традиции международной координации, более века назад сложились нормы описания хим. в-в и хим. р-ций и положено начало системы периодически пополняющихся указателей (напр., указатель орг. соед. Бейльштейна; см. также Химические справочники и энциклопедии). Огромные масштабы хим. литературы уже 100 лет назад побудили искать способы ее "сжатия". Возникли реферативные журналы (РЖ); после 2-й мировой войны в мире издавалось два максимально полных РЖ: "Chemical Abstracts" и "РЖ Химия". На базе РЖ развиваются автоматизир. информационно-поисковые системы.

Химия как социальная система - крупнейшая часть всего сообщества ученых. На формирование химика как типа ученого оказали влияние особенности объекта его науки и способа деятельности (хим. эксперимента). Трудности мат. формализации объекта (по сравнению с физикой) и в то же время многообразие чувственных проявлений (запах, цвет, биол. и др. ) с самого начала ограничивали господство механицизма в мышлении химика и оставляли значит. поле для интуиции и артистизма. Кроме того, химик всегда применял инструмент немеханич. природы - огонь. С другой стороны, в отличие от устойчивых, данных природой объектов биолога, мир химика обладает неисчерпаемым и быстро нарастающим многообразием. Неустранимая таинственность нового в-ва придала мироощущению химика ответственность и осторожность (как социальный тип химик консервативен). Хим. лаборатория выработала жесткий механизм "естественного отбора", отторжения самонадеянных и склонных к ошибкам людей. Это придает своеобразие не только стилю мышления, но и духовно-нравственной организации химика.
Сообщество химиков состоит из людей, профессионально занимающихся X. и относящих самих себя к этой области. Примерно половина из них работает, однако, в других областях, обеспечивая их хим. знанием. Кроме того, к ним примыкает множество ученых и технологов - в большой мере химиков, хотя уже и не относящих себя к химикам (освоение навыков и умений химика учеными других областей затруднено из-за указанных выше особенностей предмета).
Как и любое другое сплоченное сообщество, химики имеют свой профессиональный язык, систему воспроизводства кадров, систему коммуникаций [журналы, конгрессы и т. д.], свою историю, свои культурные нормы и стиль поведения.

Методы исследования. Особая область хим. знания - методы хим. эксперимента (анализа состава и структуры, синтеза хим. в-в). А.- наиб. ярко выраженная эксперим. наука. Набор навыков и приемов, к-рыми должен владеть химик, очень широк, а комплекс методов быстро растет. Поскольку методы хим. эксперимента (особенно анализа) используются почти во всех областях науки, X. разрабатывает технологии для всей науки и объединяет ее методически. С другой стороны, X. проявляет очень высокую восприимчивость к методам, рожденным в др. областях (прежде всего физике). Ее методы носят в высшей степени междисциплинарный характер.
В исследоват. целях в X. используется огромный набор способов воздействия на в-во. Вначале это были термич., хим. и биол. воздействия. Затем добавились высокие и низкие давления, мех., магн. и электрич. воздействия, потоки ионов кэлементарных частиц, лазерное излучение и др. Сейчас все больше этих способов проникает в технологию произ-ва, что открывает новый важный канал связи науки с произ-вом.

Организации и учреждения. Хим. исследования - особый тип деятельности, выработавший соответствующую систему организаций и учреждений. Особым типом учреждения стала хим. лаборатория, устройство к-рой отвечает основным ф-ци-ям, выполняемым в коллективе химиков. Одну из первых лабораторий создал Ломоносов в 1748, на 76 лет раньше, чем хим. лаборатории появились в США. Пространств. строение лаборатории и ее оборудование позволяют хранить и использовать большое число приборов, инструментов и материалов, в т. ч. потенциально очень опасных и несовместимых между собой (легко воспламеняющихся, взрывчатых и ядовитых).
Эволюция методов исследования в X. привела к дифференциации лабораторий и выделению множества методич. лабораторий и даже приборных центров, к-рые специализируются на обслуживании большого числа коллективов химиков (анализы, измерения, воздействие на в-во, расчеты и т. д.). Учреждением, объединяющим работающие в близких областях лаборатории, с кон. 19 в. стал исследоват. ин-т (см. Химические институты). Очень часто хим. ин-т имеет опытное произ-во - систему полупром. установок для изготовления небольших партий в-в и материалов, их испытания и отработки технол. режимов.
Подготовка химиков ведется на хим. факультетах университетов или в специализир. высших учебных заведениях, к-рые отличаются от других большой долей практикума и интенсивным использованием демонстрационных опытов в теоретич. курсах. Разработка хим. практикумов и лекционных опытов - особый жанр хим. исследований, педагогики и во многом искусства. Начиная с сер. 20 в. подготовка химиков стала выходить за рамки вуза, охватывать более ранние возрастные группы. Возникли специализир. хим. средние школы, кружки и олимпиады. В СССР и России была создана одна из лучших в мире систем доинститутской хим. подготовки, развит жанр популярной хим. литературы.
Для хранения и передачи хим. знания существует сеть издательств, библиотек и информационных центров. Особый тип учреждений X. составляют национальные и международные органы управления и координации всей деятельностью в этой сфере - государственные и общественные (см., напр., Международный союз теоретической и прикладной химии).
Система учреждений и организаций X.- сложный организм, к-рый "выращивался" 300 лет и во всех странах рассматривается как большое национальное достояние. Лишь две страны в мире обладали целостной системой организации X. по структуре знания и по структуре ф-ций - США и СССР.

Химия и общество. X.- наука, диапазон отношений к-рой с обществом всегда был очень широк - от восхищения и слепой веры ("химизация всего народного хозяйства") до столь же слепого отрицания ("нитратный" бум) и хемофобии. На X. был перенесен образ алхимика - мага, скрывающего свои цели и обладающего непонятной силой. Яды и порох в прошлом, нервно-паралитич. и психотропные в-ва сегодня -эти инструменты власти обьщенное сознание ассоциирует с X. Поскольку хим. пром-сть является важным и необходимым компонентом экономики, хемофобия нередко сознательно разжигается в конъюнктурных целях (искусств. экологич. психозы).
На деле X. является системообразующим фактором совр. общества, т. е. совершенно необходимым условием его существования и воспроизводства. Прежде всего потому, что X. участвует в формировании совр. человека. Из его мировоззрения нельзя изъять видение мира через призму понятий X. Более того, в индустриальной цивилизации человек сохраняет свой статус члена общества (не маргинализуется) лишь в том случае, если достаточно быстро осваивает новые хим. представления (для чего служит целая система популяризации X.). Вся техносфера - искусственно созданный окружающий человека мир - все быстрее насыщается продуктами хим. произ-ва, обращение с к-рыми требует высокого уровня хим. знаний, навыков и интуиции.
В кон. 20 в. все более ощущается общее несоответствие обществ. ин-тов и обыденного сознания индустриального общества уровню химизации совр. мира. Это несоответствие породило цепь противоречий, ставших глобальной проблемой и создающих качественно новую опасность. На всех социальных уровнях, включая научное сообщество в целом, растет отставание уровня хим. знаний и навыков от хим. реальности техносферы и ее воздействия на биосферу. Хим. образование и воспитание в общей школе скудеет. Увеличивается пропасть между хим. подготовкой политиков и потенциальной опасностью неверных решений. Организация новой, адекватной реальности системы всеобщего хим. образования и освоение хим. культуры становится условием безопасности и устойчивого развития цивилизации. На время кризиса (к-рый обещает быть долгим) неизбежна переориентация приоритетов X.: от знания ради улучшения условий жизни к знанию ради гарантир. сохранения жизни (от критерия "максимизации выгоды" к критерию "минимизации ущерба").

Прикладная химия. Практическое, прикладное значение X. состоит в осуществлении контроля над хим. процессами, протекающими в природе и техносфере, в произ-ве и преобразовании нужных человеку в-в и материалов. В большинстве отраслей произ-ва вплоть до 20 в. доминировали процессы, унаследованные от ремесленного периода. X. раньше других наук стала порождать произ-ва, сам принцип к-рых был основан на научном знании (напр., синтез анилиновых красителей).
Состояние хим. пром-сти во многом определяло темпы и направление индустриализации и политич. ситуацию (как, напр., не предвиденное странами Антанты создание крупнотоннажного произ-ва аммиака и азотной кислоты Германией по методу Гебера - Боша, что обеспечило ей достаточное для ведения мировой войны кол-во взрывчатых в-в). Развитие пром-сти минер, удобрений, а затем и ср-в защиты растений резко повысило продуктивность сельского хозяйства, что стало условием урбанизации и быстрого развития индустрии. Замена техн. культур искусств. в-вами и материалами (ткани, красители, заменители жиров и др.) равноценно значит. увеличению продовольств. ресурсов и сырья для легкой пром-сти. Состояние и экономич. эффективность машиностроения и стр-ва все больше определяется разработкой и произ-вом синтетич. материалов (пластмасс, каучуков, пленок и волокон). Развитие новых систем связи, к-рые в ближайшем будущем кардинально изменят и уже начали менять облик цивилизации, определяется разработкой оптоволоконных материалов; прогресс телевидения, информатики и компьютеризации связан с разработкой элементной базы микроэлектроники и мол. электроники. В целом развитие техносферы во многом зависит сегодня от ассортимента и кол-ва выпускаемых хим. пром-стью продуктов. Качество многих хим. продуктов (напр., лакокрасочных материалов) влияет и на духовное благополучие населения, т. е. участвует в формировании высших ценностей человека.
Невозможно переоценить роль X. в развитии одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством,- защите окружающей среды (см. Охрана природы). Здесь задача X. состоит в разработке и усовершенствовании методов обнаружения и определения антропогенных загрязнений, изучении и моделировании хим. р-ций, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, создании безотходных или малоотходных хим. произ-в, разработке способов обезвреживания и утилизации пром. и бытовых отходов.

Лит.: Фнгуровский Н. А., Очерк общей истории химии, т. 1-2, М., 1969-79; Кузнецов В. И., Диалектика развития химии, М., 1973; Соловьев Ю. И., Трифонов Д. Н., Шамин А. Н., История химии. Развитие основных направлений современной химии, М., 1978; Джуа М., История химии, пер. с итал., М., 1975; Легасов В. А., Бучаченко А. Л., "Успехи химии", 1986, т. 55, в. 12, с. 1949-78; Фримантл М., Химия в действии, пер. с англ., ч. 1-2, М., 1991; Пиментел Дж., Кунрод Дж., Возможности химии сегодня и завтра, пер. с англ., М., 1992; Par ting ton J. R., A history of chemistry, v. 1-4, L.- N. Y., 1961-70. С.

Г. Кара-Мурза, Т. А. Айзатулин. Словарь иностранных слов русского языка

ХИМИЯ - ХИМИЯ, наука о веществах, их превращениях, взаимодействии и о происходящих при этом явлениях. Выяснением основных понятий, к рыми оперирует X., как напр, атом, молекула, элемент, простое тело, реакция и др., учением о молекулярных, атомных и… … Большая медицинская энциклопедия

- (возможно от греч. Chemia Хемия, одно из древнейших названий Египта), наука, изучающая превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения. Химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей, выделка кожи и… … Большой Энциклопедический словарь

ХИМИЯ, отрасль науки, изучающая свойства, состав и структуру веществ и их взаимодействие друг с другом. В настоящее время химия представляет собой обширную область знаний и подразделяется прежде всего на органическую и неорганическую химию.… … Научно-технический энциклопедический словарь

ХИМИЯ, химии, мн. нет, жен. (греч. chemeia). Наука о составе, строении, изменениях и превращениях, а также об образовании новых простых и сложных веществ. Химию, говорит Энгельс, можно назвать наукой о качественных изменениях тел, происходящих… … Толковый словарь Ушакова

химия - – наука о составе, строении, свойствах и превращениях веществ. Словарь по аналитической химии аналитическая химия коллоидная химия неорганическая химия … Химические термины

Совокупность наук, предмет к рых составляют соединения атомов и превращения этих соединений, происходящие с разрывом одних и образованием других межатомных связей. Различные химия, науки отличаются тем, что они занимаются либо разными классами… … Философская энциклопедия

химия - ХИМИЯ, и, ж. 1. Вредное производство. Работать на химии. Послать на химию. 2. Наркотические средства, таблетки и т. п. 3. Все ненатуральные, вредные продукты. Не колбаса химия одна. Сам ешь свою химию. 4. Разновидность причесок с химической… … Словарь русского арго

Наука * История * Математика * Медицина * Открытие * Прогресс * Техника * Философия * Химия Химия Кто не понимает ничего, кроме химии, тот и ее понимает недостаточно. Лихтенберг Георг (Lichtenberg) (

Химия - это наука о веществе (предмет, имеющий массу и занимающий какой-то объем).

Химия исследует строение и свойства вещества, а также происходящих с ним изменений.

Любое вещество бывает либо в чистом виде, либо состоит из смеси чистых веществ. Вследствие химически реакций вещества могут превращаться в новое вещество.

Химия очень обширная наука. Поэтому, принято выделять отдельные разделы химии:

• Аналитическая химия. Делает количественный анализ (сколько вещества содержится) и качественный анализ (какие вещества содержатся) смесей.
• Биохимия . Изучает химические реакции в живых организмах: пищеварение, размножение, дыхание, обмен веществ… Как правило, изучение ведется на молекулярном уровне.
• Неорганическая химия. Изучает все элементы (структуру и свойства соединений) периодической таблицы Менделеева за исключением углерода.
• Органическая химия. Это химия соединений углерода. Известны миллионы органических соединений, которые используются в нефтехимии, фармацевтике, производстве полимеров.
• Физическая химия. Изучает физические явления и закономерности химических реакций.

Этапы развития химии, как науки

Химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей, выделка кожи...) использовались человечеством уже на заре его культурной жизни.

В 3-4 веках зародилась алхимия , задачей которой было превращение неблагородных металлов в благородные.

С эпохи Возрождения химические исследования все в большей степени стали использовать для практических целей (металлургия, стеклоделие, производство керамики, красок...); возникло также особое медицинское направление алхимии - ятрохимия .

Во второй половине 17 века Р. Бойль дал первое научное определение понятия «химический элемент» .

Период превращения химии в подлинную науку завершился во второй половине 18 века, когда был сформулирован закон сохранения массы при химических реакциях.

В начале 19 века Джон Дальтон заложил основы химической атомистики, Амедео Авогардо ввел понятие «молекула» . Эти атомно-молекулярные представления утвердились лишь в 60-х годах 19 века. Тогда же А.М. Бутлеров создал теорию строения химических соединений, а Д.И. Менделеев открыл периодический закон.

Лекция 10
Химия s-элементов
Рассматриваемые вопросы:
1. Элементы главных подгрупп I и II групп
2. Свойства атомов s-элементов
3. Кристаллические решетки металлов
4. Свойства простых веществ - щелочных и щелочноземельных
металлов
5. Распространенность s-элементов в природе
6. Получение ЩМ и ЩЗМ
7. Свойства соединений s-элементов
8. Водород - особый элемент
9. Изотопы водорода. Свойства атомарного водорода.
10. Получение и свойства водорода. Образование химической
связи.
11. Водородная связь.
12. Пероксид водорода - строение, свойства.

Элементы главных подгрупп I и II групп -
s-элементы
S-элементы - это элементы, у которых заполняются внешние s-оболочки:
IA-группа - ns1- H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
IIA-группа - ns2- Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

Энергии ионизации, электродные потенциалы и
радиусы s-элементов

Кристаллические решетки металлов
Гранецентрированная
кубическая (ГЦК)
Ca, Sr
Объемноцентрированная
кубическая (ОЦК)
Все щелочные
металлы, Ba
Гексагональная
плотноупакованная
(ГП)
Be, Mg

Щелочные металлы - простые вещества
Литий
tºплав = 181°C
ρ = 0,53 г/см3
Натрий
tºплав = 98°C
ρ = 0,97 г/см3
Калий
tºплав = 64°C
ρ = 0,86 г/см3
Рубидий
tºплав = 39°C
Ρ = 1,53 г/см3
Цезий
tºплав = 28°C
Ρ = 1,87 г/см3

Щелочноземельные металлы - простые вещества
Бериллий
tºплав = 1278°C
Ρ = 1,85 г/см3
Магний
tºплав = 649°C
Ρ = 1,74 г/см3
Барий
tºплав = 729°C
Ρ = 3,59 г/см3
Кальций
tºплав = 839°C
Ρ = 1,55 г/см3
Стронций
tºплав = 769°C
Ρ = 2,54 г/см3
Радий
tºплав = 973°C
Ρ = 5,5 г/см3

1. На свежем разрезе поверхность блестящая, при нахождении а
воздухе быстро тускнеет.
2. Горят в атмосфере воздуха, образуя оксиды одного или
нескольких типов: IA-группа - Me2O, Me2O2, MeO2; IIA-группа - MeO,
MeO2, MeO4.
3. Оксиды натрия и калия могут быть получены только при
нагревании смеси пероксида с избытком металла в отсутствие
кислорода.
4. Все, за исключением Be, при нагревании взаимодействуют с H 2
образуя гидриды.
5. Все взаимодействуют с Hal2, S, N2, P, C, Si образуя соответственно
галогениды, сульфиды, фосфиды, карбиды и силициды.

Химические свойства s-металлов
6. Щелочные металлы с водой образуют щелочи и вытесняют из воды
H2: Li - медленно, Na - энергично, K - бурно, со взрывом, горит
фиолетовым пламенем.
7. С кислотами все щелочные металлы реагируют бурно, со взрывом,
образуя соли и вытесняя H2. Такие реакции специально не проводят.

Химические свойства s-металлов
8. Реакционная способность щелочноземельных металлов
уменьшается снизу вверх: Ba, Sr и Ca активно взаимодействуют с
холодной водой, Mg - c горячей, Ве - медленно реагирует даже с
паром.
9. С кислотами металлы IIA-группы реагируют энергично, образуя соли
и вытесняя H2.
10. s-металлы(кроме Ве) взаимодействуют со спиртами, образуя
алкоголяты H2.
11. Все взаимодействуют с карбоновыми кислотами, образуя соли и
вытесняя H2. Натриевые и калиевые соли высших карбоновых
кислоты называются мылами.
12. s-металлы способны вступать в реакции со многими другими
органическими соединениями, образуя металлоорганические
соединения.

В природе встречаются исключительно в виде
соединений!
Сподумен
LiAl(Si2O6)
Галит NaCl
Сильвинит КCl
А также карналлит KCl·MgCl2·6H2O , лунный камень
K, глауберова соль Na2SO4 · 10H2O и многие
другие.

Распространенность в природе s-металлов
Рубидий и цезий - рассеянные элементы, не образуют
самостоятельных минералов, а входят в минералы в
виде примесей.
Основные минералы пегматит,
поллуцит..

Распространенность в природе s-металлов
Бериллий → бериллы: изумруд, аквамарин, морганит,
гелиодор и др...
Изумруд
Be3Al2Si6O18
Аквамарин
Be3Al2Si6O18
Гелиодор
Be3Al2Si6O18

Распространенность в природе s-металлов
Целестин
SrSO4
Стронцианит
SrCO3
Барит
ВaSO4
Витерит
ВaСO3

Распространенность в природе s-металлов
Mg2+
Ca2+
Na+
и другие...
K+

Получение s-металлов
Электроолиз - физикохимическое явление, состоящее
в выделении на электродах
веществ в результате
электрохимических реакций,
сопровождается прохождением
электрического тока через
раствор либо расплав
электролита.
ЩМ и ЩЗМ получают
электролизом расплавов их
галогенидов.

Получение s-металлов

1. Оксиды и гидроксиды ЩМ и ЩЗМ имеют ярко
выраженный оснОвный характер: реагируют с кислотами,
кислотными оксидами, амфотерными оксидами и
гидроксидами.
2. Растворы гидроксидов ЩМ и ЩЗМ являются щелочами.
3. МgO и Mg(OH)2 - оснОвные, гидроксид малорастворим.
4. BeO и Be(OH)2 - амфотерные.
5. Гидроксиды ЩМ термически устойчивы, гидроксиды
элементов IIA-подгруппы при нагревании разлагаются на
оксид металла и воду.

Свойства соединений s-металлов

Свойства соединений s-металлов
6. Гидриды s-металлов имеют ионное строение, высокие
t°пл, называются солеподобными из-за сходства с
галогенидами. Их расплавы являются электролитами.
7. Взаимодействие с водой проходят по ОВ-механизму.
Е0H2/2H+ = -2,23В.
8. Сульфиды, фосфиды, нитриды и карбиды ЩМ и ЩЗМ
реагируют с водой и кислотами без изменения степеней
окисления атомов.