Живая природа и цивилизация с точки зрения применения достижения химии

Цель – понимание специфики химических знаний и их роль в современном обществе.

Задачи – уяснение истории развития химического знания, анализ структуры химического знания и его основных концептуальных уровней.

Оглавление

Существует множество определений химии, но ни одно из этих определений не даёт полного ответа на вопрос: что такое химия? Объясняется это тем, что химия является не просто суммой знаний о веществах, но высоко упорядоченной, постоянно развивающейся системой знаний. Историки науки переводят этот термин как «египетское искусство». Таким образом, химия – искусство производить необходимые вещества, в том числе и искусство превращать обыкновенные металлы в золото и серебро и их сплавы.

Химия – одна из важнейших и обширных областей естествознания, наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакций. Поскольку все вещества состоят из атомов, которые благодаря химическим связям способны формировать молекулы, то химия занимается в основном изучением взаимодействий между атомами и молекулами, полученными в результате таких взаимодействий.

Предмет химии – химические элементы и их соединения, а также закономерности, которым подчиняются различные химические реакции.

Главная задача химии – выяснение природы вещества, главный подход к решению этой задачи – разложение вещества на более простые компоненты и синтез новых веществ. Используя этот подход, химики научились воспроизводить множество природных химических субстанций и создавать материалы, не существующие в природе. Живой организм можно рассматривать как сложнейший химический завод, на котором тысячи веществ вступают в точно отрегулированные химические реакции.

Заслугой химии является то, что она показала большое значение структуры для свойств вещества и её относительную самостоятельность.

Химия как никакая другая наука, является одновременно и наукой, и производством.

Успехи человека в решении больших и малых проблем выживания в значительной мере были достигнуты благодаря развитию химии, становлению различных химических технологий. Успехи многих отраслей человеческой деятельности, таких как энергетика, металлургия, машиностроение, лёгкая и пищевая промышленность и других, во многом зависит от состояния и развития химии. Огромное значение химия имеет для успешной работы сельскохозяйственного производства, фармацевтической промышленности, обеспечения быта человека.

Химизация, как процесс внедрения химических методов в общественное производство и быт, позволила человеку решить многие технически, экономические и социальные проблемы. Однако масштабность, а нередко и неуправляемость этого процесса обернулось «второй стороной медали». Химия прямо или опосредованно затронула практически все компоненты окружающей среды – сушу, атмосферу, воду Мирового океана, внедрилась в природные круговороты веществ. В результате этого нарушилось сложившееся в течение миллионов лет равновесие природных процессов на планете, химизация стала заметно отражаться на здоровье самого человека. Возникла ситуация, которую учёные обоснованно именуют химической войной против населения Земли. В связи с этим возникла самостоятельная ветвь экологической науки – химическая экология.

Место и роль химии в современной цивилизации должны рассматриваться системно, т.е. во всём многообразии отношений, существующих между обществом и природной средой в рамках критерия экологической безопасности. При этом неизбежно рассмотрение химии как активного элемента сложной системы «общество-природа», представляющего собой, в свою очередь, открытую систему со своей структурой и взаимообменом между веществом, энергией и информацией.

История развития химического знания

История химии изучает и описывает сложный процесс накопления специфических знаний относящихся к изучению свойств и превращений веществ. Её можно рассматривать как пограничную область знания, которая связывает явления и процессы, относящиеся к развитию химии, с историей человеческого общества.

Историю химии принято подразделять на несколько периодов, при этом следует учитывать, что эта периодизация, будучи достаточно условной и относительной, имеет скорее дидактический характер.

1. Предалхимический период: до III в.
2. Алхимический период: III – XVII вв.
   • Александрийская алхимия;
   • Арабская алхимия;
   • Европейская алхимия;
   • Техническая химия и ятрохимия.
3. Период становления (объединения): XVII — середина XIX вв.
   • Теория флогистона;
   • Химическая революция.
4. Период количественных законов: конец XVIII – середина XIX вв.
5. Период классической химии: вторая половина XIX века.
   • Периодическая система элементов;
   • Структурная химия;
   • Физическая химия.
6. Современный период: с начала ХХ века.

В предалхимический период теоретический и практический аспекты знаний о веществе развивались относительно независимо друг от друга.

Зачатки химии возникли ещё со времён появления человека разумного. Поскольку человек всегда так или иначе имел дело с химическими веществами то его первые эксперименты с огнём, дублением шкур, приготовлением пищи можно назвать зачатками практической химии. Постепенно практические знания накапливались, и в самом начале развития цивилизации люди умели готовить некоторые краски, эмали, яды и лекарства. Вначале человек использовал биологические процессы, такие как брожение, гниение, но с освоением огня начал использовать процессы горения, спекания, сплавления. Использовались окислительно-восстановительные реакции, не протекающие в живой природе – например, восстановление металлов из их соединений.

Практические операции с веществом являлись прерогативой ремесленной химии, которые были заложены в Древнем Египте. Начало её зарождения следует в первую очередь связывать, видимо, с появлением и развитием металлургии. Но накопление практических знаний происходило и в других областях, таких как производство керамики и стекла, крашения тканей и дубление кож, изготовление лекарственных средств и косметики. Именно на основе успехов и достижений практической химии древности происходило развитие химических знаний в последующие эпохи.

Хотя химические знания тщательно скрывалось египетскими жрецами от непосвящённых, но всё равно они медленно проникали в другие страны. К европейцам химическая наука попала главным образом от арабов после завоевания ими Испании в 711 году. Они называли эту науку «алхимией», от них это название распространилось в Европе.

Алхимический период – это время поисков философского камня, считавшегося необходимым для осуществления трансмутации металлов. Алхимическая теория, основанная на античных представлениях о четырёх стихиях (огне, земле, воздухе, воде), была тесно переплетена с астрологией и мистикой. Наряду с химико-техническим «златоделием» эта эпоха примечательна также и созданием уникальной системы мистической философии. Алхимический период, в свою очередь, разделяется на три периода.

Начиная с эпохи Возрождения развивается техническая химия и ятрохимия, которые непосредственно подвели к созданию химии как науки. На этом этапе были накоплены навыки экспериментальной работы и наблюдений, в частности, разработаны и усовершенствованы конструкции печей и лабораторных приборов, методы очистки веществ (кристаллизация, перегонка и др.), получены новые химические препараты.

Главным результатом алхимического периода, помимо накопления значительного запаса знаний о веществе, явилось зарождение эмпирического подхода к изучению свойств вещества. Алхимический период стал совершенно необходимым этапом между натурфилософией и экспериментальным естествознанием.

Период становления (объединения). Вторая половина XVII века ознаменовалась первой научной революцией, результатом которой стало новое естествознание, целиком основанное на экспериментальных данных. Одним из следствий этой научной революции явилось создание новой химии, основоположником которой традиционно считается Р. Бойль, который выступил с критикой алхимии и поставил перед химией задачу поиска реальных химических элементов.

Главной задачей химии Бойль считал изучение состава вещества и зависимости свойств вещества от его состава.

Основной движущей силой развития учения об элементах в первой половине XVIII века стала теория флогистона, предложенная немецким химиком Г.Э. Шталем. Она объясняла горючесть тел наличием в них некоего материального начала горючести – флогистона, и рассматривала горение как разложение. Теория флогистона обобщила широкий круг фактов, касавшихся процессов горения и обжига металлов, послужила мощным стимулом для развития количественного анализа сложных тел, без которых было бы абсолютно невозможным экспериментальное подтверждение идей о химических элементах. Она стимулировала также изучение газообразных продуктов горения в частности и газов вообще. В результате появилась пневматическая химия, основоположниками которой стали Дж. Блэк, Д. Резерфорд, Г. Кавендиш, Дж. Пристли и К.В. Шееле.

Процесс превращения химии в науку завершился открытиями А.Л. Лавуазье. С создания им кислородной теории горения (1777 г.) начался переломный этап в развитии химии, названный «химической революцией». Отказ от теории флогистона потребовал пересмотра всех основных принципов и понятий химии, изменения терминологии и номенклатуры веществ. Лавуазье создал новую химическую номенклатуру, он привёл первый в истории новой химии список химических элементов (таблицу простых тел). Лавуазье сформулировал закон сохранения массы, создал рациональную классификацию химических соединений, основанную, во-первых, на различии в элементарном составе соединений и, во-вторых, на характере их свойств.

Химическая революция окончательно придала химии вид самостоятельной науки, занимающейся экспериментальным изучением состава тел; она завершила период становления химии, ознаменовала собой полную рационализацию химии, окончательный отказ от алхимических представлений о природе вещества и его свойств.

Период количественных законов: конец XVIII — середина XIX в. Главным итогом развития химии в этот период стало её превращение в точную науку, основанную не только на наблюдении, но и на измерении. За законом сохранения массы последовал целый ряд новых количественных закономерностей – стехиометрические законы: Закон эквивалентов (И.В. Рихтер); Закон постоянства состава (Ж.Л.Пруст); Закон кратных отношений (Дж. Дальтон); Закон объёмных отношений, или закон соединения газов (Ж.Л. Гей-Люссак); Закон Авогадро (А.Авогадро); Закон удельных теплоёмкостей (П.Л. Дюлонг и А.Тю Пти); Закон изоморфизма (Э. Мичерлих); Законы электролиза (М. Фарадей).

Дж. Дальтон, основываясь на законе кратных отношений и законе постоянства состава, разработал атомную теорию (1808). Важнейшей характеристикой атома элемента Дальтон считал атомный вес.

Шведский химик Й.Я.Берцелиус определил атомные массы многих элементов, и разработал электрохимическую теорию сродства, объяснявшую соединение атомов на основе представления о полярности атомов и элетроотрицательности.

Окончательную ясность в атомно-молекулярную теорию внёс С. Канниццаро.

Для периода классической химии характерно стремительное развитие науки: были созданы периодическая система элементов, теория химического строения молекул, стереохимия, химическая термодинамика и химическая кинетика. Больших результатов добились неорганическая химия и органический синтез. В связи с ростом объёма знаний о веществах и его свойствах началась дифференциация химии – выделение её отдельных ветвей, приобретающих черты самостоятельных наук.

В конце 20-х – начале 30-х гг. ХХ века сформировались принципиально новые – квантово-механические – представления о строении атома и природе химической связи. Благодаря этому в основном был выяснен способ образования связи между атомами; кроме того, в рамках квантово-механического подхода получило корректную физическую интерпретацию менделеевское учение о периодичности.

Создание надёжного теоретического фундамента привело к значительному росту возможностей прогнозирования свойств веществ. Особенностью химии в ХХ веке стало широкое использование физико-математического аппарата и разнообразных расчётных методов. Подлинным переворотом в химии стало появление в ХХ веке большого числа новых аналитических методов, прежде всего физических и физико-химических (рентгеноструктурный анализ, электронная и колебательная спектроскопия, магнетохимия и масс-спктрометрия, спектроскопия ЭПР и ЯМР, хроматография и т. п.). Эти методы предоставили новые возможности для изучения состава, структуры и реакционной способности вещества.

Отличительной чертой современной химии стало её тесное взаимодействие с другими естественными науками, в результате которого на стыке наук появились биохимия, геохимия и др. разделы. Одновременно с этим процессом интеграции интенсивно протекал и процесс дифференциации самой химии. Хотя границы между разделами химии достаточно условны, коллоидная и координационная химия, кристаллохимия и электрохимия, химия высокомолекулярных соединений и некоторые другие разделы приобрели черты самостоятельных наук.

Неизбежным следствием совершенствования химической теории в ХХ веке стали новые успехи практической химии. Успехи химиков в деле получения вещества с желаемыми свойствами в числе прочих достижений прикладной науки к концу ХХ столетия привели к коренным преобразованиям в жизни человечества.

Структура химического знания и основные химические понятия

Современная химия – настолько обширная область естествознания, что многие её разделы по существу представляют собой самостоятельные, хотя и тесно взаимосвязанные научные дисциплины.

По признаку изучаемых объектов (веществ) химию принято делить на неорганическую и органическую. Объяснением сущности химических явлений и установлением их общих закономерностей на основе физических принципов и экспериментальных данных занимается физическая химия, включающая квантовую химию, электрохимию, химическую термодинамику, химическую кинетику. Самостоятельными разделами являются также аналитическая и коллоидная химия.

Технологические основы современных производств излагает химическая технология.

Химия – это наука, исследующая закономерности, проявляющиеся на атомно-молекулярном уровне организации материи. Задача химии состоит в изучении строения молекул и процессов изменения этого строения в результате их взаимодействия.

Фундаментальными основами химии стали квантовая механика, атомная физика, термодинамика, статистическая физика, физическая кинетика. На основе физики построена теоретическая химия. Но из этого не следует, что химия не существует как самостоятельная наука: химия «выводится» из физики, но не сводится к ней.

Физической основой химического знания являются три главных постулата квантовой механики:

1. уравнение Шредингера как квантовый наследник уравненийц классической механики;
2. принцип Паули, организующий электроны по спиновым состояниям и энергетическим уровням;
3. волновая функция – носитель информации о плотности распределения заряда и спина.

На основании этих постулатов химическую реакцию следует рассматривать как физический процесс перестройки электронных оболочек и перегруппировки ядер.

Математической основой химии стало установление множества количественных закономерностей, точных законов, высочайшего измерительного уровня определения атомно-молекулярных, термодинамических и кинетических констант, характеризующих вещество и химический процесс.

Согласно системному подходу изучаемый химиками мир должен включать элементы, связи, структуру, подсистемы, системы, надсистему, субстрат. В с соответствии с информационным подходом, изучаемые химией объекты должны иметь жизненный цикл, подчиняющийся законам максимальной пространственной экспансии, усложнения и деградации. Иными словами, системный подход позволяет характеризовать химический мир как статичный, а информационный подход – как динамичный. В соответствии с системным и информационным подходами структуру химических знаний составляют:

1. химические элементы;
2. химические связи;
3. химические структуры;
4. химические подсистемы или классы химических веществ;
5. система химического мира;
6. надсистема химического мира;
7. субстрат химического мира;
8. трансформация химических веществ.

На химическом уровне мы имеем дело с очень большим числом частиц, участвующих в квантово-механических процессах обмена электронами (химических реакциях). Это обусловливает макроскопичность проявления законов квантовой физики в химических процессах. Базовое понятие химии — валентность — это макроскопическое, химическое отображение квантово-механических взаимодействий.

Эмпирическая химическая формула соединения показывает, какие элементы и в каком соотношении входят в состав химического соединения. Эмпирическая формула устанавливается опытным путём. Но основе эмпирической формулы некоторого вещества может быть найдена его молекулярная формула. В химии выработаны правила определения молекулярной формулы. Для этого используются химические уравнения, которые являются эффективным и простым способом описания химических процессов. Методика составления уравнений химических реакций с учётом характера конкретных веществ и взаимодействий хорошо разработана современной химией.

Результаты химического взаимодействия могут быть вычислены с помощью методов физики, но эти расчёты были бы очень сложны. На основе методов, выработанных в химии, используя для описания вещества и его превращения язык химических формул и уравнений, химия решает эти проблемы намного проще и быстрее.

Благодаря тому, что химии удалось выработать свой собственный язык, своё феноменологическое описание свойств веществ и химических превращений, химия стала великой наукой задолго до того, как квантовая механика вскрыла сущность химических явлений.

Язык химии разнообразен; он содержит возможности отображения особенностей химических реакций и различных свойств веществ. Например, структурные формулы показывают последовательность и пространственный порядок соединения атомов в молекулах.

Таким образом, атомно-молекулярный уровень организации материи, чрезвычайно сложно описываемый на фундаментальном уровне, на уровне квантовой механики, потребовал выработки своего химического языка. Сегодня физики, составляющая ядро теоретической химии, служит базой дальнейшего развития этой науки. Развитие современной химии, её основные концепции оказались тесно связанными не только с физикой, но и с другими естественными науками, особенно с биологией.

В соответствии с классическими научными воззрениями различаются две физические формы существования материи – вещество и поле. Вещество – это форма материи, обладающая массой покоя (масса покоя равна нулю). Все вещества корпускулярны. Химия изучает большей частью вещества, организованные в атомы, молекулы, ионы и радикалы. Те, в свою очередь, состоят из элементарных частиц: электронов, протонов, нейтронов и т.д.

Среди чистых веществ принято различать простые (состоящие из одного химического элемента) и сложные (образованы несколькими химическими элементами) вещества.

Химический элемент – это вид атомов с определённым положительным зарядом ядра. Все химические элементы указаны в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева; каждому элементу отвечает свой порядковый (атомный) номер в Периодической системе. Значение порядкового номера элемента и значение ядра атома того же элемента совпадают, т.е. химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым порядковым номером.

Простые вещества представляют собой формы существования химических элементов свободном виде. Каждому элементу соответствует, как правило, несколько простых веществ (аллотропных форм), которые могут различаться по составу. Простые вещества могут быть одно- и многоатомными.

Сложные вещества иначе называются химическими соединениями. Этот термин означает, что вещества могут быть получены с помощью химических реакций соединения из простых веществ (химического синтеза) или разделены на элементы в свободном виде (простые вещества) с помощью химических реакций разложения (химический анализ).

В настоящее время понятия «синтез» и «анализ» химических веществ используются в более широком смысле. К синтезу относят любой химический процесс, который приводит к получению необходимого вещества и при этом существует возможность его выделения из реакционной смеси. Анализом считается любой химический процесс, позволяющий определить качественный и количественный состав вещества или смеси веществ, т.е установить, из каких элементов составлено данное вещество и каково содержание каждого элемента в этом веществе. Соответственно различают качественный и количественный анализ – две составные части одной из химических наук – аналитической химии.

Процессы, протекающие в химическом веществе, или в смесях различных веществ, представляют собой химические реакции. При протекании химических реакций всегда образуются новые вещества. В сущности этот процесс изменения структуры молекулы. В результате реакции количество атомов в молекуле может увеличиваться (синтез), уменьшаться (разложение) или оставаться постоянным (изометрия, перегруппировка). В ходе реакции изменяются связи между атомами и порядок размещения атомов в молекулах.

Химические реакции выявляют и характеризуют химические свойства вещества.

Исходные вещества, взятые для проведения химической реакции, называются реагентами, а новые вещества, образующиеся в результате химической реакции, — продуктами реакции. Химия изучает и описывает эти процессы как в макромасштабе, на уровне макроколичеств веществ, так и в микромасштабе, на атомно-молекулярном уровне.

Концептуальные уровни современной химии

По мере развития химии до её современного уровня в ней сложилось четыре совокупности подходов к решению основной задачи. Развитие подходов обусловило формирование четырёх концептуальных систем химического знания:

1. учение о составе (XVII в.);
2. структурная химия (XIX в.);
3. учение о химических процессах (середина ХХ в);
4. эволюционная химия (ХХ в.)

Первоначально свойства веществ связывались исключительно с их составом, в этом суть учения о составе.

Далее учение о составе было дополнено концепцией структурной химии, которая объединяет теоретические представления в химии, устанавливающие связь свойств веществ не только с составом, но и со структурой молекул. В рамках этого подхода возникло понятие «реакционная способность», включающее представление о химической активности отдельных фрагментов молекулы – отдельных её атомов ( и даже отдельных химических связей). Структурная концепция позволила превратить химию из преимущественно аналитической науки в науку синтетическую.

Затем было развито учение о химических процессах. В рамках этой концепции с помощью методов физической кинетики и термодинамики были выявлены факторы, влияющие на направленность и скорость протекания химических превращений и на их результат. Химия вскрыла механизмы управления реакциями и предложила способы изменения свойств получаемых веществ.

Последний этап концептуального развития химии связан с использованием в ней некоторых принципов, реализованных в химизме живой природы. В рамках эволюционной химии осуществляется поиск таких условий, при которых в процессе химических превращений идёт самосовершенствование катализаторов реакций. По существу, речь идёт о самоорганизации химических процессов, происходящих в клетках живых организмов.

Каждая новая концептуальная ступень в развитии химии означает не отрицание подходов, использовавшихся ранее, а опору на них как на основание. Это составляет логику развития химии как науки.

Двуединая задача современной химии

Как и другие составляющие естествознания, химия имеет многочисленные практические приложения. Но её существенной особенностью является то, что химия в значительной мере сама создаёт свой объект изучения.

Самые разнообразные исследования в ней направлены на раскрытие закономерностей химических превращений, которые реализованы искусственно, на получение и изучение веществ, большинство из которых в природе не встречается.

Основная цель современной химии, вокруг которой строится вся исследовательская работа, заключается в получении веществ с заданными свойствами. Это и определяет содержание двуединой центральной задачи химии: исследование генезиса свойств веществ и разработка на этой основе методов получения веществ с заранее заданными свойствами.

Каковы место и роль химии в современной цивилизации?

На протяжении длительного развития человечество не ра₃ сталкивалось с большим числом проблем, от которых нередко зависело само его существование. Чтобы выжить, наш пре­док научился изготавливать и использовать простейшие ору­дия труда, чем компенсировал свои природные недостатки. В дальнейшем первобытный человек, оказавшись перед про­блемой обеспечения пищей, освоил охоту, затем земледелие и скотоводство. Освоение все более сложных орудий и пред­метов труда вызвало энергетическую проблему, потребовало перехода от естественных источников энергии к более совер­шенным. Энергетическая проблема последовательно привела человека к освоению энергии пара, тепловой, электрической энергии, и, наконец, энергии атома.

Необходимость повышения производительности труда и эф­фективности производства, роста темпов добычи и перера­ботки громадного объема минеральных ресурсов, наряду с необходимостью решения многих жизненно важных проблем вызвали к жизни использование химической технологии, все­общую химизацию, …
а затем компьютеризацию общественно­го производства и быта.

Успехи человека в решении больших и малых проблем вы­живания в значительной мере были достигнуты благодаря раз­витию химии, становлению различных химических техноло­гий. Успехи многих отраслей человеческой деятельности, та­ких как энергетика, металлургия, машиностроение, легкая и пищевая промышленность и других, во многом зависит от состояния и развития химии. Огромное значение химия име­ет для успешной работы сельскохозяйственного производства, фармацевтической промышленности, обеспечения быта человеком.

Химическая промышленность производит десятки тысяч наименований продуктов, многие из которых по технологи­ческим и экономическим характеристикам успешно конкури­руют с традиционными материалами, а часть — являются уни­кальными по своим параметрам. Химия дает материалы с за­ранее заданными свойствами, в том числе и такими, которые не встречаются в природе. Подобные материалы позволяют проводить технологические процессы с большими скоростями температурами, давлениями, в условиях агрессивных сред. Для промышленности химия поставляет такие продук­ты, как кислоты и щелочи, краски, синтетические волокна и.т.п. Для сельского хозяйства химическая промышленность выпускает минеральные удобрения, средства защиты от вре­дителей, химические добавки и консерванты к кормам для животных. Для домашнего хозяйства и быта химия поставля­ет моющие средства, краски, аэрозоли и другие продукты.

Химия характерна не только тем, что обеспечивает произ­водство многих необходимых продуктов, материалов, лекарств. Во многих отраслях промышленности широко используются также химические методы обработки: беление, крашение, пе­чатание — в текстильной промышленности; обезжиривание, травление, цианирование — в машиностроении; кислородное дутье — в металлургии; консервация, синтезирование витами­нов и аминокислот — в пищевой и фармацевтической про­мышленности, и т.д. Внедрение химических методов ведет к интенсификации технологических процессов, увеличению вы­хода полезного вещества, снижению отходов, повышению качества продукции.

Таким образом, химизация, как процесс внедрения хи­мических методов в общественное производство и быт, по­зволила человеку решить многие технические, экономичес­кие и социальные проблемы. Однако масштабность, а не-Редко и неуправляемость этого процесса обернулось «второй ст ороной медали». Химия прямо или опосредованно затронула практически все компоненты окружающей среды — сушу, атмосферу, воду Мирового океана, внедрилась в природные Круговороты веществ. В результате этого нарушилось сложившееся в течение миллионов лет равновесие природных процессовна планете, химизация стала заметно отражаться на здоровье самого человека. Возникла ситуация, которую уче­ные обоснованно именуют химической войной против насе­ления Земли. За последние 30—40 лет в этой войне пострада­ли сотни миллионов жителей планеты. Возникла в связи с этим самостоятельная ветвь экологической науки — химичес­кая экология.

Основными источниками, загрязняющими окружающую среду, кроме собственно химической промышленности, яв­ляются металлургия, автомобильный транспорт, тепловые электростанции. Они дают большой объем газообразных от­ходов, загрязняют реки и озера сточными водами, использу­емыми в технологических целях. Газообразные отходы содер­жат оксиды углерода, серы, азота, соединения свинца, рту­ти, бензопирен, сероводород и другие вредные вещества. В связи со сжиганием топлива в больших объемах возникла про­блема снижения концентрации кислорода и озона в атмосфе­ре, получившая название «кислородного голодания».

К твердым отходам относятся отходы горнодобывающей промышленности, строительный и бытовой мусор. Сточные воды содержат многие неорганические соединения — ионы ртути, цинка, кадмия, меди, никеля и т.д. Пятая часть вод Мирового океана загрязнена нефтью и нефтепродуктами. Зна­чительный ущерб водоемам вследствие вымывания удобрений из почвы наносят загрязнения, связанные с сельскохозяй­ственным производством. Вредные вещества из воздуха и воды попадают в почву, в которой накапливаются тяжелые метал­лы, радиоактивные элементы.

В организм человека вредные вещества попадают через воздух, воду и пищу. Таким образом, человечество, пройдя ряд этапов развития — от огня до термоядерной бомбы, — Б начале XXI в. оказалось в условиях, когда в очередной Р а3 встал вопрос о его выживании. Угроза экологической катас­трофы требует решительного пересмотра отношений современной «химической» цивилизации и природы в сторону оптимизации этих отношений. Задача заключается в том, что- бы через новые технологии гармонизировать отношения «об­щество — природа» таким образом, чтобы компенсаторных возможностей окружающей среды было достаточно для нейт­рализации антропогенных воздействий на нее.

Новые технологии по своим параметрам должны прибли­жаться к природным процессам, отличаться от промышлен­ных своей безотходностью или малоотходностью. В настоя­щее время наметились следующие пути решения сложных эко­логических проблем: комплексная переработка сырья; пересмотр традиционных процессов и схем получения известных продук­тов; внедрение бессточных и замкнутых схем водопотребления; очистка выбрасываемых газов; использование промышленных комплексов с замкнутой структурой материальных и энергетических потоков.

Проблема выживания человека в настоящее время оказа­лась осложненной проблемами геополитического, социаль­ного и чисто технического характера. Решение последних затруднено ввиду потребительского характера сложившейся ци­вилизации и эгоцентризма индустриально развитых стран. Однако, опираясь на идеи В.И.Вернадского о перерастании биосферы в ноосферу, можно говорить о неслучайности по­явления человека на Земле, о его предназначении в кризис­ной ситуации сыграть роль спасителя природы.

Экологические проблемы порождены не только экономи­кой и техникой, но и нравственным состоянием человека.Во­прос состоит не только в том, чтобы остановить процесс разрушения природы техническими средствами. Вопрос состоит в том, чтобы в корне изменить потребительское отношение человека к окружающему миру.

Из сказанного вытекает, что место и роль химии в совре­менной цивилизации должны рассматриваться системно, т.е. Во всем многообразии отношений, существующих между обществом и природной средой в рамках критерия экологичес­ки безопасности. При этом неизбежно рассмотрение химии как активного элемента сложной системы «общество-природа», представляющего собой, в свою очередь, открытую си­стему со своей структурой и взаимообменом между веществом, энергией и информацией.

5. Химия в системе естественных наук. Место и роль химии в современной цивилизации

Успехи человека в решении больших и малых проблем выживания в значительной мере были достигнуты благодаря развитию химии. Успехи многих отраслей человеческой действительности, таких как энергетика, металлургия, машиностроение, легкая и пищевая промышленность и других, во многом зависит от состояния и развития химии. Огромное значение химия имеет для успешной работы сельскохозяйственного производства, фармацевтической промышленности, обеспечения быта человека. Химическая промышленность производит десятки тысяч наименований продуктов, многие из которых по технологическим и экономическим характеристикам успешно конкурируют с традиционными материалами, а часть является уникальной по своим параметрам. Химия дает материалы с заранее заданными свойствами, в том числе и такими, которые не встречаются в природе.

Химия не только обеспечивает производство многих необходимых продуктов, материалов. Во многих отраслях промышленности широко используются такие химические методы обработки: отбеливание, крашение, печатание, что привело к интенсификации процессов повышения качества.

Химизация позволила человеку решить многие технические, экономические и социальные проблемы, но масштабность этого процесса затронула все компоненты окружающей среды: сушу, атмосферу, воду мирового океана – внедрилась в природные круговороты веществ. В результате нарушилось равновесие природных процессов на планете, химизация стала заметно отражаться на здоровье самого человека. В связи с этим возникла самостоятельная ветвь экологической науки – химическая экология.

Фундаментальные основы современной химии

Фундаментальными основами химии стали квантовая механика, атомная физика, термодинамика, статическая физика, а также физическая кинетика. На основе физики построена теоретическая химия. На химическом уровне мы имеем дело с очень большим числом частиц, участвующих в квантово-механических процессах обмена электронами (химических реакциях).

Базовое понятие химии – валентность – это макроскопическое, химическое отображение квантово-механических взаимодействий.

Развитие современной химии, ее основные концепции оказались тесно связанными не только с физикой, но и с другими естественными науками, особенно с биологией.

Современный этап развития химии связан с использованием в ней принципов химизма живой природы.

Понятие «химический элемент» и «химическое соединение» с точки зрения современности

Химический элемент – это «кирпичик» вещества. Периодический закон Д.И. Менделеева сформулировал зависимость свойств химических элементов от атомной массы, признаком элемента стало его место в периодической системе, определяемое атомной массой. Физика помогла составить представление об атоме, как о сложной квантово-механической системе, раскрыла смысл периодического закона на основе строения электронных орбит всех элементов.

Современное определение химического элемента – это вид атомов с одинаковым зарядом ядра, т.е. совокупность изотопов.

А химическое соединение – это вещество, атомы которого за счет химических связей объединены в молекулы, макромолекулы, монокристаллы или иные квантово-механические системы, т.е. главной стала физическая природа сил, соединяющая атомы в молекулы, обусловленная волновыми свойствами валентных электронов.

Учение о химических процессах

Учение о химических процессах является областью глубокого взаимопроникновения физики, химии и биологии. В основе этого учения находится химическая термодинамика и кинетика, которые в равной степени относятся и к химии, и к физике.

Предметом изучения являются условия протекания химических реакций, такие факторы как температура, давление и др.

Живая клетка, исследуемая биологической наукой, представляет собой микроскопический химический реактор, в котором происходят превращения, изучаемые химией.

Изучая эти процессы, современная химия перенимает у живой природы опыт, необходимый для получения новых веществ и материалов.

Основой химии живого являются каталитические химические реакции.

Большинство современных химических технологий реализуется с использованием катализаторов – веществ, которые увеличивают скорость реакции, не расходуясь в ней.

В современной химии получило развитие направление, принципом которого является энергетическая активация реагента (т.е. подача энергии извне) до состояния полного разрыва исходных связей. Это химия экстремальных состояний, использующая высокие температуры, большие давления, излучения с большой величиной энергии кванта.

Например, плазмохимия – химия на основе плазменного состоянии реагентов, элионные технологии – активация процесса достигается за счет направленных электронных или ионных пучков.

Эффективность технологии на основе химии экспериментальных состояний очень высока. Они характеризуются энергосбережением, высокой производительностью, высокой автоматизацией и простотой управления технологическим процессом, а также небольшим размером технологических установок.

Химия как наука тесно связана с химией как производством. Основная цель современной химии, вокруг которой строится вся исследовательская работа, заключается в исследовании генезиса (происхождения) свойств веществ и разработки на этой основе методов получения веществ с заранее заданными свойствами.

Полезная информация по химии

Свежие записи

Свежие комментарии

• Олег Кузовкин к записи Тайна сожженного трупа
• Марина к записи Биологическая роль химических элементов
• Михаил к записи Получение серной кислоты контактным методом
• егор к записи Получение концентрированной азотной кислоты
• егор к записи Получение концентрированной азотной кислоты

Химия и цивилизация

Современное общество (современная цивилизация) — это результат развития человечества начиная с древнейших времен, о которых мы располагаем наименьшей информацией. Период времени, по отношению к которому мы осознаем себя, исторически необычайно мал по сравнению со многими тысячелетиями, прошедшими с той поры, когда человек появился на Земле.

Причины нашего внимания к прошлому весьма разнообразны. Каждое поколение людей, обращаясь к истории, стремится отыскать в прошлом новые факты и идеи. Решению основополагающих естественнонаучных проблем всегда сопутствует повышение интереса к изучению истории.

В наше время победное шествие научно-технической революции и тесно связанные с ней громадные социальные и политические проблемы повысили интерес к истории естествознания и техники. Сейчас любая область современного промышленного и сельскохозяйственного производства развивается в тесной взаимосвязи с естественными науками. Только благодаря достижениям естественных наук человек начал широко использовать электричество, радио, телевидение, минеральные удобрения, антибиотики, пластмассы. Именно естествознание сдвинуло с места автомобиль, подняло в воздух самолет, позволило получить аммиак из воздуха, обуздать энергию атома и т. д. За последние сто лет научная мысль совершила настоящую техническую революцию, не только качественно изменив уже существующую технику, но и создав совершенно новые направления технического прогресса.

Успехи естествознания и развитие техники решающим образом изменили облик современного мира. Со времен Коперника, Кеплера, Ньютона Земля больше не рассматривается как центр мироздания; наша Земля — это одна из планет в невообразимо громадном космосе. За последние 100-150 лет были успешно раскрыты тонкие механизмы процессов горения, роста растений, выявлены возбудители многих инфекционных заболеваний, открыт закон сохранения энергии и установлена взаимосвязь между массой и энергией, изучено строение атома и распад атомных ядер. Современные представления о макро- и микромире сформированы благодаря трудам таких выдающихся ученых, как А. Лавуазье, Ю. Либих, М. Фарадей, Дж. Максвелл, А. Кекуле, Д. И. Менделеев, М. Планк, Э. Резерфорд, А. Эйнштейн, М. Борн, О. Ган, Ч. Дарвин, Л. Пастер, Р. Вирхов, Р. Кох, и многих других замечательных исследователей, а также их сотрудников.

Почти каждый человек сейчас отчетливо сознает, что достижения естествознания, техники и медицины оказали большое влияние на улучшение условий его жизни и работы. Однако мало кто задумывается о путях научно-технической революции и почти никто не вспоминает одно из важнейших положений диалектики Гегеля: ключ к пониманию любых явлений можно найти при рассмотрении процесса их возникновения, т. е. изучая их историю.

История — наука, целью которой является изучение процесса развития общества,— помогает осмыслить события, вызвавшие коренные изменения в общественной жизни. Лишь основанный на марксистском мировоззрении анализ истории позволяет сделать предметом исторической науки экономические проблемы и неразрывно связанные с ними вопросы развития промышленности, естествознания и техники. Правильная оценка исторических событий во многом определяется глубиной и многоплановостью понимания истории общества. История так же неразрывно связана с проблемами современности, как настоящее связано с прошлым и будущим. Задача истории как науки заключается в том, чтобы направить деятельность общества на путь социального прогресса и гуманизма. И в этом аспекте история естествознания имеет громадное значение для духовного и материального развития общества.

Индустриализация, связанная с развитием химии, породила немало проблем, которые нельзя разрешить, не понимая правильно историю человеческого общества. Загрязнение почвы, воды и воздуха, нарушение биологического равновесия, хищническая разработка месторождений полезных ископаемых — все это угрожает самому существованию цивилизации. Рост производства удобрений, пластических масс или текстильных изделий отнюдь не способствует уменьшению этой угрозы.

Фридрих Энгельс убедительно показал важность этой проблемы. «Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой,— писал Энгельс,— за каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значения первых». Приведя исторические примеры, подтверждающие эти положения, Энгельс продолжал: «и так на каждом шагу факты напоминают нам о том, что мы отнюдь не властвуем над природой так, как завоеватель властвует над чужим народом, не властвуем над ней так, как кто-либо находящийся вне природы,— что мы, наоборот, нашей плотью, кровью и мозгом принадлежим ей и находимся внутри ее, что мы, в отличие от других существ, умеем познавать ее законы и правильно их применять».

Не следуя такому единственно правильному отношению к природе, человечество может уподобиться ученику волшебника (природы), желающему получить от учителя лишь формулу потребления, которая оказывается в конце концов формулой разрушения, а не рецептом разумного использования богатств природы. История сохранила многочисленные примеры такого нерасчетливого отношения к природе, однако новые поколения людей либо не знают о них, либо просто не принимают их во внимание. Вряд ли кто-либо решился бы утверждать, что актуальные в наши дни проблемы охраны окружающей среды никогда ранее никем не ставились. Но угроза загрязнения нашей планеты, возможно, не приняла бы таких размеров, как теперь, если бы в сознании ученых — естествоиспытателей и творцов новой техники — уроки истории получали бы такой же отклик, как сообщения о научных достижениях.

Живая природа и цивилизация с точки зрения применения достижения химии

Введение……………………………………………………………………………стр.2
1. Место и роль химии в современной цивилизации…………………………стр. 3
2. Фундаментальные основы современной химии……………………………стр. 5
3. Особенность и двуединая задача современной химии…………………….стр. 5
4. Концептуальные уровни современной химии………………………………стр. 6
5. Учение о химических процессах………………………………………………стр. 7
6. Эволюционная концепцияв химии………………………………………….стр. 8
7. Сущность химической эволюции……………………………………………стр. 9
8. Заключение……………………………………………………………………стр. 12
Список используемой литературы……………………………………………стр. 13

Введение
Тема моего реферата: «эволюционная химия – высшая ступень развития химических знаний». В нем будут рассмотрены вопросы, касающиеся места и роли химии в современнойцивилизации, задачи, концептуальные уровни и особенности современной химии, а также сущность химической эволюции.
В начале своей работы хотелось бы дать определение химии. “Химия – наука, изучающая свойства и превращения веществ, и сопровождающиеся изменением их состава и строения”. Она изучает природу и свойства различных химических связей энергетику химических реакций, реакционную способность веществ,свойства катализаторов и т.д.
Своеобразную программу исследования химических явлений впервые
сформулировали и приняли учёные химики на первом Международном съезде
химиков в Карлсруэ в Германии в 1860 г. Химики давно пытались понять, каким образом из неорганической безжизненной материи возникает органическая основа жизни на Земле. Какая лаборатория этого процесса – лаборатория, в которой без участиячеловека получаются новые химические соединения, более сложные, чем исходные вещества?
Современные химики считают, что на основе изучения химии организмов можно будет создать новое управление химическими процессами, а это позволит более экономично использовать имеющиеся в природе материалы и извлекать из них большую пользу. Для решения проблемы биокатализа и использования его результатов в промышленныхмасштабах химическая наука разработала ряд методов – изучение и использование приёмов живой природы, применения отдельных ферментов для моделирования биокатализаторов, освоение механизмов живой природы, развитие исследований с целью применения принципов биокатализа в химических процессах и химической технологии.
Функциональный подход к объяснению предбиологической эволюции сосредоточен на исследовании процессовсамоорганизации материальных систем, выявлении законов, которым подчиняются такие процессы. Это в основном позиции физиков и математиков.
Крайняя точка зрения здесь склоняется к тому, что живые системы могут быть смоделированы даже из металлических.

Читайте также:  Может ли ухудшиться зрение от спорта

1. Место и роль химии в современной цивилизации
Необходимость повышения производительности труда и эффективности производства, ростатемпов добычи и пере-работки громадного объема минеральных ресурсов, наряду с необходимостью решения многих жизненно важных про-блем, вызвали к жизни использование химической техно-логии, всеобщую химизацию, а затем компьютеризацию общественного производства и быта. Успехи человека в ре-шении больших и малых проблем выживания в значитель-ной мере были достигнуты благодаря развитию химии, ста-новлениюразличных химических технологий. Успехи мно-гих отраслей человеческой деятельности, таких, как энер-гетика, металлургия, машиностроение, легкая и пищевая промышленность и других, во многом зависит от состоя-ния и развития химии. Огромное значение химия имеет для успешной работы сельскохозяйственного производства, фармацевтической промышленности, обеспечения быта человека.
Химическаяпромышленность производит десятки ты-сяч наименований продуктов, многие из которых по технологическим и экономическим характеристикам успешно конкурируют с традиционными материалами, а часть — является уникальной по своим параметрам. Химия дает материалы с заранее заданными свойствами, в том числе и такими, которые не встречаются в природе. Подобные ма-териалы позволяют.

Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.

Современная химия представляет собой широкий комплекс наук, постепенно сложившийся в ходе ее длительного исторического развития. Практическое знакомство человека с химическими процессами восходит к глубокой древности. В течение многих столетий теоретическое объяснение химических процессов основывалось на натурфилософском учении об элементах-качествах. В модифицированном виде оно послужило основой для алхимии, возникшей примерно в III-IV вв. н.э. и стремившейся решить задачу превращения неблагородных металлов в благородные. Не добившись успеха в решении этой задачи, алхимики, тем не менее, выработали ряд приемов исследования веществ, открыли некоторые химические соединения, чем в определенной степени способствовали возникновению научной химии.

Химический взгляд на природу, истоки и современное состояние

Химия активно интегрируется с остальными науками, результатом чего было появление биохимии, молекулярной биологии, космохимии, геохимии, биогеохимии. Первые изучают химические процессы в живых организмах, геохимия — закономерности поведения химических элементов в земной коре. Биогеохимия — это наука о процессах перемещения, распределения, рассеяния и концентрации химических элементов в биосфере при участии организмов. Основоположником биогеохимии является В.И. Вернадский. Космохимия изучает химический состав вещества во Вселенной, его распространенность и распределение по отдельным космическим телам.

Резкое укрепление взаимосвязи химии с биологией произошло в результате создания А.М.

Бутлеровым теория химического строения органических соединений. Руководствуясь этой теорией, химики-органики вступили в соревнование с природой. Последующие поколения химиков проявили большую изобретательность, труд, фантазию и творческий поисках направленном синтезе вещества.

Поступательное развитие науки XIX в., приведшее к раскрытию структуры атома и детальному познанию строения и состава клетки, открыло перед химиками и биологами практические возможности совместной работы над химическими проблемами учения о клетке, над вопросами о характере химических процессов в живых тканях, об обусловленности биологических функций химическими реакциями.

Если посмотреть на обмен веществ в организме с чисто химической точки зрения, как это сделал А.И. Опарин, мы увидим совокупность большого числа сравнительно простых и однообразных химических реакций, которые сочетаются между добей во времени, протекают не случайно, а в строгой последовательности, в результате чего образуются длинные цепи реакций. И этот порядок закономерно направлен, к постоянному самосохранению и самовоспроизведению всей живой системы в целом в данных условиях окружающей среды.

Словом, такие специфические свойства живого, как рост, размножение, подвижность, возбудимость, способность реагировать на изменения внешней среды, связаны с определенными комплексами химических превращений.

Значение химии среди наук, изучающих жизнь, исключительно велико. Именно химией выявлена важнейшая роль хлорофилла как химической основы фотосинтеза, гемоглобина как основы процесса дыхания, установлена химическая природа передачи нервного возбуждения, определена структура нуклеиновых Кислот и т.д. Но главное заключается в том, что объективно в самой основе биологических процессов, функций живого лежат химические механизмы. Все функции и процессы, происходящие в живом организме, оказывается возможным изложить на языке химии, в виде конкретных химических процессов.

Разумеется, было бы неверным сводить явления жизни к химическим процессам. Это было бы грубым механистическим упрощением. И ярким свидетельством этого выступает специфика химических процессов в живых системах по сравнению с неживыми. Изучение этой специфики раскрывает единство и взаимосвязь химической и биологической форм движения материи. Об этом же говорят и другие науки, возникшие на стыке биологии, химии и физики: биохимия — наука об обмене веществ и химических процессов в живых организмах; биоорганическая химия — наука о строении, функциях и путях синтеза соединений, составляющих живые организмы; физико-химическая биология как наука о функционировании сложных систем передачи информации и регулировании биологических процессов на молекулярном уровне, а также биофизика, биофизическая химия и радиационная биология.

Крупнейшими достижениями этого процесса стали определение химических продуктов клеточного метаболизма (обмена веществ в растениях, животных, микроорганизмах), установление биологических путей и циклов биосинтеза этих продуктов; был реализован их искусственный синтез, сделано открытие материальных основ регулятивного и наследственного молекулярного механизма, а также в значительной степени выяснено значение химических процессов» энергетике процессов клетки и вообще живых организмов.

Сейчас для химии особенно важным становится применение биологических принципов, в которых сконцентрирован опыт приспособления живых организмов к условиям Земли в течение многих миллионов лет, опыт создания наиболее совершенных механизмов и процессов. На этом пути есть уже определенные достижения.

Более столетия назад ученые поняли, что основой исключительной эффективности биологических процессов является биокатализ. Поэтому химики ставят своей целью создать новую химию, основанную на каталитическом опыте живой природы. В ней появится новое управление химическими процессами, где начнут применяться принципы, синтеза себе подобных молекул, по принципу ферментов будут созданы катализаторы с таким разнообразием качеств, которые далеко превзойдут существующие в нашей промышленности.

Несмотря на то, что ферменты обладают общими свойствами, присущими всем катализаторам, тем не менее, они не тождественны последним, поскольку функционируют в рамках живых систем. Поэтому все попытки использовать опыт живой природы для ускорения химических процессов в неорганическом мире сталкиваются с серьезными ограничениями. Пока речь может идти только о моделировании некоторых функций ферментов и использовании этих моделей для теоретического анализа деятельности живых систем, а также частично-практического применения выделенных ферментов для ускорения некоторых химических реакций.

Здесь самым перспективным направлением, очевидно, являются исследования, ориентированные на применение принципов биокатализа в химии и химической технологии, для чего нужно изучить весь каталитический опыт живой природы, в том числе и опыт формирования самого фермента, клетки и даже организма.

Теория саморазвития элементарных открытых каталитических систем, в самом общем виде выдвинутая профессором МГУ А.П. Руденко в 1964 г., является общей теорией химической эволюции и биогенеза. Она решает вопросы о движущих силах и механизмах эволюционного процесса, то есть о законах химической эволюции, об отборе элементов и структур и их причинной обусловленности, о высоте химической организации и иерархии химических систем как следствии эволюции.

Теоретическим ядром этой теории является положение о том, что химическая эволюция представляет собой саморазвитие каталитических систем и, следовательно, эволюционирующим веществом являются катализаторы. В ходе реакции происходит естественный отбор тех каталитических центров, которые обладают наибольшей активностью. Саморазвитие, самоорганизация я самоусложнение каталитических систем происходит за счет постоянного притока трансформируемой энергии. А так как основным источником энергии является базисная реакция, то максимальные эволюционные преимущества получают каталитические системы, развивающиеся на базе экзотермических реакций. Отсюда базисная реакция является не только источником энергии, но и орудием отбора наиболее прогрессивных эволюционных изменений катализаторов.

Развивая эти взгляды, А.П. Руденко сформулировал основной закон химической эволюции, согласно которому с наибольшей скоростью и вероятностью образуются те пути эволюционных изменений катализатора, на которых происходит максимальное увеличение его абсолютной активности.

Практическим следствием теории саморазвития открытых каталитических систем является так называемая «нестационарная технология», то есть технология с меняющимися условиями реакции. Сегодня исследователи приходят к выводу, что стационарный режим, надежная стабилизация которого казалась залогом высокой эффективности промышленнoro процесса, является лишь частным случаем нестационарного режима. При этом обнаружено множество нестационарных режимов, способствующих интенсификации реакции.

В настоящее время уже видны перспективы возникновения и развития новой химии, на основе которой будут созданы малоотходные, безотходные и энергосберегающие промышленные технологии.

Сегодня химики пришли к выводу, что, используя те же принципы, на которых построена химия организмов, в будущем (не повторяя в точности природу) можно будет построить принципиально новую химию, новое управление химическими, процессами, где начнут применяться принципы синтеза себе подобных молекул. Предвидится создание преобразователей, использующих с большим КПД солнечный свет, превращая его в химическую и электрическую энергию, а также химическую энергию в свет большой интенсивности.

Для освоения каталитического опыта живой природы и реализации полученных знаний в промышленном производстве химики наметили рад перспективных путей.

Первый — развитие исследований в области металлокомплексного катализа с ориентацией на соответствующие объекты живой природы. Этот катализ обогащается приемами, которыми пользуются живые организмы в ферментативных реакциях, а также способами классического гетерогенного катализа.

Второй путь заключается в моделировании биокатализаторов. В настоящее время за счет искусственного отбора структур удалось построить модели многих ферментов характеризующихся высокой активностью и селективностью, иногда’ почти такой же, как и у оригиналов, или с большей простотой строения.

Правда, пока все же полученные модели не в состоянии заменить природные биокатализаторы живых систем. На данном этапе развития химических знании проблема эта решается чрезвычайно сложно. Фермент выделяется из живой системы, определяется его структура, он вводится в реакцию для осуществления каталитических функций. Но работает непродолжительное время и быстро разрушается, поскольку является выделенным из целого, из клетки. Цельная клетка со всем ее ферментным аппаратом — более важный объект, чем одна, выделенная из нее деталь.

Третий путь к освоению механизмов лаборатории живей природы связывается с достижениями химии иммобилизованных систем. Сущность иммобилизации состоит в закреплении выделенных из живого организма ферментов на твердой поверхности путем адсорбции, которая и превращает их в гетерогенный катализатор и обеспечивает его стабильность и непрерывное действие.

Четвертый путь в развитии исследований, ориентированных на применение принципов биокатализа в химии и химической технологии, характеризуется постановкой самой широкой задачи — изучением и освоением всего каталитического опыта живой природы, в том числе и формирования фермента, клетки и даже организма. Это ступень, на которой основы эволюционной химии как действенной науки с ее рабочими функциями. Ученые утверждают, что это движение химической науки к принципиально новой химической технологии с перспективой создания аналогов живых систем. Решение названной задачи займет важнейшее место в создании химии будущего.