Хімія. Повторне видання. 9 клас. Савчин

§ 37. Місце хімії серед наук про природу, її значення для розуміння наукової картини світу

Вивчивши матеріал параграфа, ви зможете:

• визначати місце хімії серед інших природничих наук;
• пояснювати значення хімії для розуміння наукової картини світу;
• характеризувати методи пізнання природи;
• оцінювати значення хімічних знань для життя людини та формування її загальної культури.

Місце хімії серед наук про природу. Вивчаючи хімію впродовж трьох років, ви ознайомилися з неорганічними й органічними речовинами, які відіграють неоціненну роль у житті людини.

Хімія є складовою природознавства, яке інтегрує наукові знання про будову та властивості неживих і живих природних об’єктів і процесів.

Разом з іншими природничими науками, такими як фізика, географія, екологія, біологія, вона сприяє системному сприйняттю і вивченню природи, дає змогу зрозуміти структуру мікросвіту, пояснити його прояв у стані речовини або фізичного поля.

Вивчення хімії переконало вас, що ця цікава й змістовна наука досліджує речовини, їх склад, будову, властивості та явища, що відбуваються з ними. Але під час вивчення характеристики того чи іншого класу речовин або окремої з них ми звертаємо увагу на фізичні властивості. Розв’язуючи задачі, використовуємо фізичні закони й фізичні величини. Отже, хімія, ґрунтуючись на дослідженні елементарних частинок, фізичних тіл і фізичних процесів, що не пов’язані з перетворенням речовин, пояснює якраз їхні перетворення, що відбуваються під час хімічних реакцій.

Вивчення речовин, їх складу, будови, властивостей та функцій створює підґрунтя для пояснення багатьох біологічних процесів, що відбуваються в живих організмах. Отже, можна зробити висновок про те, що хімія, фізика та біологія взаємозв’язані.

Важливо зазначити, що різкої межі між цими науками й іншими природничими дисциплінами немає. Вони збагачують одна одну. Тому на межі фізики й хімії з’явилися такі науки, як фізична хімія та хімічна фізика. На межі біології та хімії — біохімія, геології та хімії — геохімія (рис. 130).

Рис. 130. Схема, що відображає місце хімії серед природничих наук і взаємозв’язки між ними

Фізична хімія — галузь науки, яка вивчає хімічні явища та процеси на основі загальних фізичних принципів й експериментальних методів; зосереджена на вивченні хімічних явищ.

Хімічна фізика — наука, яка досліджує хімічні процеси фізичними методами, зокрема молекулярної фізики та фізики твердого тіла.

Біологічна хімія — наука про хімічний склад організмів і процесів, що в них відбуваються. Досліджує склад і будову білків, жирів, вуглеводів і нуклеїнових кислот, способи їхніх перетворень, використовуючи хімічні методи досліджень.

Геологічна хімія — наука про хімічний склад Землі, поширення та міграцію хімічних елементів у різних оболонках земної кулі.

Крім згаданих наук про природу, важливе місце належить екології — науці про взаємозв’язки живих організмів між собою та з навколишнім середовищем, а також астрономії — науці про закони руху, властивості й розвиток небесних тіл.

Отже, хімія — це наука, яка створює фундамент для досліджень сумісних галузей наук, глибоко проникає в усі сфери життя людини. Маючи спільні предмет і методи дослідження, вона є складовою знань про природу.

Значення хімії для розуміння наукової картини світу. Наука про природу — це цілісна система знань, що постійно розвивається і вдосконалюється, відкриваючи нові речовини та їхні властивості.

Речовина як реальна матерія з її складом, будовою і властивостями є пізнаваною, хоча й незалежною від самої людини. Одна з властивостей існування матерії — рух, який філософія розглядає як будь-яку зміну предмета загалом.

Природничі дисципліни вивчають різні форми руху матерії в їхній ієрархії.

Найпростішою є фізична форма руху матерії, яка властива фізичним процесам: механічному руху атомів, молекул, мікроскопічних і космічних тіл; поширенню електромагнітних і гравітаційних хвиль; переміщенню елементарних частинок. Ця форма руху матерії притаманна всім матеріальним тілам.

Вивчаючи хімію, ви переконалися в тому, що з речовинами й іншими матеріальними об’єктами можуть відбуватися зміни. Це підтверджується взаємоперетворенням речовин, яке спостерігається під час хімічних реакцій, і процесами, що відбуваються в клітинах живих організмів. Але хімічні перетворення супроводжуються певними фізичними явищами: виділенням тепла, світла, зміною забарвлення тощо.

Тому хімія вивчає хімічну форму руху матерії в тісному взаємозв’язку з фізичною. Хімічна форма руху матерії пов’язана зі сполученням атомів між собою та утворенням речовин і розпадом речовин на атоми, з яких під час хімічних реакцій утворюються нові речовини. Отже, хімія пояснює розвиток живої і неживої природи на рівні хімічних елементів та їхніх сполук.

Складнішою за згадані є біологічна форма руху матерії. Вона охоплює різноманітні біологічні процеси в живих організмах: обмін речовин, саморегуляцію, зв’язки в біоценозах, біосферні зміни. Інакше кажучи, вона забезпечує взаємозв’язки живих організмів з навколишнім середовищем. Ця форма руху матерії базується на хімічній формі руху.

Розглядаючи місце хімії серед інших природничих наук, варто пам’ятати про важливість геохімії — науки про хімічний склад Землі. У процесі еволюції з хімічних елементів Усесвіту сформувалася оболонка Землі, що дістала назву біосфера — середовище існування живих організмів на Землі. Термін уперше застосував австрійський геолог Е. Зюсс (1875). Він виокремив біосферу як оболонку Землі, що населена живими організмами. Біосфера охоплює частини таких оболонок Землі, як нижня атмосфера, гідросфера й верхня літосфера. Межі біосфери доволі широкі. Вони сягають 20-25 км над поверхнею Землі, у середньому — від 1,5-2 км до 7-8 км у глиб літосфери.

За визначенням В. Вернадського, геохімія — наука, що вивчає «історію хімічних елементів планети», досліджує хімічний склад Землі. Український учений довів, що в біосфері живі організми та середовище їхнього існування перебувають у взаємозв’язку одне з одним. Саме речовини, які складаються з хімічних елементів, здійснюють цей взаємозв’язок.

Володимир Вернадський (1863-1945) — видатний український учений-природодослідник і філософ. Як патріот своєї країни, багато зробив для відродження України, її культури й науки. Зокрема, був ініціатором створення Академії наук України та першим її президентом, засновником публічної бібліотеки в Києві, яка нині названа на його честь.

В. Вернадський — один із перших учених, які сприймали Землю як єдиний живий організм, усвідомлюючи величезний перетворювальний вплив живих організмів на всі три оболонки Землі в планетарному масштабі. На цьому твердженні ґрунтується створена ним теорія біосфери (1934).

В. Вернадський — основоположник сучасних напрямків розвитку геології, гідрології, мінералогії.

Розвиваючи вчення про біосферу, В. Вернадський довів тісну взаємодію та взаємозалежність усіх форм життя. Він сформулював визначення: «Біосфера є оболонкою життя — сферою існування живої речовини».

В. Вернадський охарактеризував вплив людини («сферу розуму») на біосферу. Через розумову діяльність і потреби людини природні об’єкти зазнають змін, які порушують природну рівновагу. Тому в праці «Декілька слів про ноосферу» він зазначав, що ноосфера має стати цариною розуму, де панують закони мудрості й гармонії.

На думку вчених, світ є матеріальним, а матерія постійно рухається та змінюється у формі найрізноманітніших речовин, що утворюють неживу й живу природу. У зв’язку з тим, що вплив людини часто є згубним для природних екосистем, ітиметься про збереження природних ресурсів для майбутніх поколінь у планетарному масштабі.

Зважаючи на зазначене, можна дійти висновку, що хімічні знання — невід’ємна складова пізнання природи в усіх її проявах.

Хімія, як наука про речовини, є частиною загальної культури людства. Тому хімічна освіта сприяє розробленню та використанню нових хімічних технологій, дає можливість безпечно користуватися речовинами в побуті й на виробництві, запобігати екологічним ризикам, допомагає розуміти навколишній світ і взаємодіяти з ним.

Знання хімії дає змогу сформувати правильну наукову картину світу, а отже, розуміти роль речовин у природі та житті суспільства.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Хімія — наука, яка тісно пов’язана з фізикою та біологією і взаємодіє з іншими природничими науками: астрономією, екологією, геологією, географією. Однак різкої межі між природничими дисциплінами немає.

• На межі фізики й хімії з’явилися такі науки, як фізична хімія і хімічна фізика, а на межі біології та хімії — біохімія, геології та хімії — геохімія.

• Фізична хімія — галузь науки, що вивчає хімічні явища й процеси на основі загальних фізичних принципів та експериментальних методів; зосереджена на вивченні хімічних явищ.

• Хімічна фізика — наука, яка досліджує хімічні процеси фізичними методами, зокрема молекулярної фізики та фізики твердого тіла.

• Біологічна хімія — наука про хімічний склад організмів і процесів, які в них відбуваються. Досліджує склад та будову білків, жирів, вуглеводів і нуклеїнових кислот, способи їхніх перетворень, використовуючи хімічні методи досліджень.

• Геологічна хімія — наука про хімічний склад Землі, поширення та міграцію хімічних елементів у різних оболонках земної кулі.

• Знання хімії дає змогу пояснити взаємозв’язки між різними формами руху матерії. Як наука про речовини, що пояснює розвиток живої й неживої природи, вона вивчає фізичну форму руху матерії та є підґрунтям біологічних процесів у живих організмах.

• Учення про біосферу розкриває тісні зв’язки живих організмів із середовищем їх існування. І саме речовини, що складаються з хімічних елементів, забезпечують цей взаємозв’язок.

• Розуміння хімічних явищ і процесів дає змогу логічно пояснити наукову картину світу. Така інформація була, є і буде частиною загальної культури людства.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Поясніть місце хімії серед наук про природу.

2. Охарактеризуйте науки, що виникли на межі: а) фізики та хімії; б) біології та хімії; в) геології та хімії.

3. Поясніть, як ви розумієте філософську категорію «матерія». Охарактеризуйте відомі вам форми руху матерії.

4. Обґрунтуйте взаємозв’язки між формами руху матерії.

5. Поясніть роль В. Вернадського в створенні вчення про біосферу.

6. Унаслідок фотохімічних процесів, що відбуваються в атмосфері, озон розкладається за схемою О₃ → О₂ + О. Обчисліть масу кисню, що утвориться внаслідок розкладання озону масою 24 кг.