Страница 29 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Происхождение слова «химия»

Происхождение слова «химия» до сих пор является предметом научных споров, и существует несколько основных гипотез.

Наиболее распространенная версия связывает слово «химия» с древним названием Египта. Египтяне называли свою страну «Кемет» (или «Хеми»), что в переводе означает «чёрная земля». Это название относилось к плодородным тёмным почвам долины Нила, которые контрастировали с красными песками пустыни. Согласно этой теории, химия — это «египетское искусство» или «искусство чёрной земли», поскольку именно в Древнем Египте достигли высокого уровня ремесла, которые мы сегодня относим к практической химии: бальзамирование, производство стекла, красок и металлургия. Греки, заимствовавшие знания у египтян, могли называть это знание «хемея» (χημεία).

Другая гипотеза возводит происхождение слова к греческому языку. По одной из версий, оно происходит от греческого слова «χύμος» (химос), означающего «сок» растения. Это указывает на связь ранней химии с изготовлением лекарств, экстрактов и настоек. По другой греческой версии, слово происходит от «χέω» (хео) — «лить», «плавить», что напрямую связано с металлургией, одним из важнейших химических ремёсел древности.

Несмотря на существование нескольких теорий, египетская версия происхождения считается наиболее вероятной, так как она подчёркивает роль Древнего Египта как колыбели многих химических знаний.

Химия и её значение в истории древних цивилизаций

Хотя химия как строгая наука сформировалась гораздо позже, её практические основы, которые можно назвать «протохимией», были заложены в глубокой древности и играли ключевую роль в развитии цивилизаций. Человек с незапамятных времён использовал химические превращения, даже не понимая их сути.

В Древнем Египте химические ремёсла достигли поразительного расцвета. Египтяне были искусными металлургами, они добывали и обрабатывали золото, медь, серебро, а позже научились создавать сплавы, такие как бронза. Они производили высококачественное стекло и фаянс, окрашивая их в различные цвета с помощью оксидов металлов. Одним из их знаменитых достижений был синтез синего пигмента, известного как «египетская синь», — первого в истории искусственного красителя. Сложные составы для бальзамирования, включающие натрон, смолы, масла и пряности, демонстрируют глубокие познания в консервации органических веществ. Также египтяне были мастерами в изготовлении косметики (например, сурьмы для подводки глаз) и парфюмерии.

В Месопотамии также развивались важные химические технологии. Шумеры и вавилоняне владели искусством металлургии, занимались производством керамики с цветной глазурью. Именно в Месопотамии были найдены древнейшие свидетельства изготовления мыла — его получали путём омыления жиров золой. Кроме того, здесь процветала парфюмерия, основанная на экстракции ароматических веществ из растений.

Древний Китай внёс колоссальный вклад в развитие практической химии. Китайские мастера достигли непревзойдённого искусства в металлургии, первыми научившись производить чугун. Они изобрели фарфор, технология которого долгое время оставалась тайной для остального мира. Величайшими изобретениями, основанными на химических знаниях, стали бумага и порох. Китайские алхимики, в отличие от европейских, искали в первую очередь эликсир бессмертия, а не способ превращения металлов в золото, что стимулировало множество экспериментов с различными веществами.

В Древней Индии были свои выдающиеся достижения. Индийские металлурги славились производством высококачественной стали, известной как «вутц» или булат, из которой ковали знаменитые дамасские клинки. Индия была родиной многих натуральных красителей, в частности индиго, который экспортировался по всему миру. Аюрведа, древняя индийская медицина, основывалась на использовании множества лекарственных препаратов растительного и минерального происхождения.

Древняя Греция и Рим больше известны своим вкладом в теоретическое осмысление природы вещества. Греческие философы, такие как Эмпедокл (учение о четырёх стихиях) и Демокрит (атомистическая гипотеза), заложили основы будущих научных представлений о строении материи. Однако и практические ремёсла были развиты. Римляне прославились созданием уникального строительного материала — римского бетона, который позволил возводить грандиозные сооружения, такие как акведуки и Колизей, и многие из них стоят до сих пор.

Таким образом, практическая химия была неотъемлемой частью жизни древних цивилизаций. Она обеспечивала их материалами для строительства, оружием, лекарствами, предметами роскоши и быта, способствуя их технологическому, экономическому и культурному развитию.

Ответ:

Слово «химия», вероятнее всего, происходит от древнего названия Египта «Кемет» («чёрная земля») и означает «египетское искусство». Практическая химия играла важнейшую роль в древних цивилизациях, обеспечивая их развитие через металлургию (Египет, Месопотамия, Индия, Китай), производство стекла и керамики (Египет, Месопотамия), создание красителей и пигментов (Египет, Индия), бальзамирование и медицину (Египет, Индия), а также через уникальные изобретения, такие как порох и фарфор в Китае или цемент в Риме. Эти технологии были фундаментом для военного могущества, экономического процветания и культурного прогресса древних государств.

Сформулируйте закон сохранения массы веществ.

Закон сохранения массы веществ гласит, что масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате этой реакции. Этот закон справедлив для замкнутых систем, то есть систем, которые не обмениваются веществом с окружающей средой. Он был сформулирован независимо русским учёным М.В. Ломоносовым в 1748 году и французским учёным А. Лавуазье в 1789 году.

Ответ: Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции.

Подумайте, почему при горении свечи её масса постепенно уменьшается.

Горение свечи – это химический процесс, при котором парафин (или воск), состоящий в основном из углерода и водорода, реагирует с кислородом из воздуха. В результате этой реакции образуются новые вещества: углекислый газ ($CO_2$) и водяной пар ($H_2O$), а также выделяется свет и тепло. Углекислый газ и водяной пар являются газообразными веществами, которые рассеиваются в окружающем воздухе. Так как мы взвешиваем или наблюдаем только твердый остаток свечи, а газообразные продукты реакции улетучиваются, нам кажется, что общая масса уменьшается. На самом деле, вещество свечи не исчезает, а превращается в другие, невидимые нам вещества.

Ответ: Масса свечи уменьшается потому, что вещество, из которого она состоит (парафин), в процессе горения превращается в газообразные продукты – углекислый газ и водяной пар, которые улетучиваются в атмосферу.

Противоречит ли это наблюдение закону сохранения массы веществ?

Нет, это наблюдение не противоречит закону сохранения массы. Закон выполняется в полной мере, но его применение требует учёта всех реагентов и всех продуктов. Горящая на открытом воздухе свеча является примером открытой системы. В реакцию вступает не только парафин, но и кислород из воздуха. Продуктами являются не только огарок, но и улетучившиеся газы. Если бы мы провели этот опыт в герметично закрытом сосуде (замкнутой системе) и взвесили его до и после сгорания свечи, мы бы обнаружили, что общая масса системы не изменилась. Масса сгоревшего парафина в сумме с массой кислорода, пошедшего на горение, будет в точности равна массе образовавшихся углекислого газа, водяного пара и сажи.

Ответ: Нет, не противоречит. Наблюдение уменьшения массы свечи происходит в открытой системе. Закон сохранения массы справедлив для замкнутых систем, где учитывается масса всех веществ, вступивших в реакцию (включая кислород) и всех продуктов реакции (включая газообразные).

Вопрос о связи великих научных открытий с чертами национального характера является сложным и многогранным. Однозначно утверждать, что существует некий особый «русский характер», предопределивший успехи в химии, было бы сильным упрощением. Тем не менее, можно выделить некоторые особенности научного мышления и историко-культурного контекста, которые способствовали появлению именно таких фундаментальных обобщений, сделанных М. В. Ломоносовым, А. М. Бутлеровым и Д. И. Менделеевым.

Прежде всего, все три упомянутых открытия — закон сохранения массы, теория строения органических соединений и Периодический закон — являются не просто частными научными результатами, а глобальными, всеобъемлющими обобщениями. Они не столько описывают отдельные явления, сколько устанавливают фундаментальный порядок и базовые принципы устройства материального мира. Это указывает на склонность русских учёных к системному, синтетическому мышлению и поиску универсальных законов. Вместо того чтобы двигаться от частного к частному (эмпирический путь, более характерный для англосаксонской научной традиции того времени), они стремились охватить всю совокупность известных фактов единой теоретической концепцией. Это стремление к созданию целостной картины мира, к философскому осмыслению природы, можно считать одной из ключевых черт, проявившихся в их работах.

Во-вторых, можно отметить научную смелость и интуицию. Открытие Д. И. Менделеевым Периодического закона — ярчайший пример. Он не просто систематизировал известные элементы, но и оставил в своей таблице пустые места, предсказав с поразительной точностью существование и свойства ещё не открытых элементов (галлия, скандия, германия). Это был акт невероятной интеллектуальной смелости, основанный на глубокой вере в гармонию и единство природы. Подобная готовность выходить за рамки уже известного, полагаясь на мощь теоретической мысли, характерна и для М. В. Ломоносова, который сформулировал закон сохранения массы как всеобщий философский принцип задолго до его окончательного экспериментального подтверждения Лавуазье, и для А. М. Бутлерова, создавшего стройную теорию там, где до него был хаос разрозненных фактов об органических веществах.

В-третьих, стоит упомянуть энциклопедизм и широту научных интересов. М. В. Ломоносов был универсальным гением, «человеком-университетом», работавшим на стыке химии, физики, астрономии, геологии и гуманитарных наук. Д. И. Менделеев также не замыкался в рамках «чистой» химии, его интересы простирались от экономики и метрологии до воздухоплавания и нефтепереработки. Такой междисциплинарный подход позволял им видеть общие закономерности там, где узкий специалист увидел бы лишь частные случаи.

Наконец, нельзя игнорировать и исторический контекст. Российская наука в XVIII–XIX веках бурно развивалась, впитывая достижения западной мысли, но при этом формируя собственные уникальные научные школы (например, Казанская химическая школа, из которой вышел А. М. Бутлеров). Государственная поддержка, создание университетов и Академии наук создали среду, в которой таланты могли проявиться. Возможно, определённая «молодость» российской науки по сравнению с европейской и стремление доказать свою состоятельность также играли роль, мотивируя учёных на решение самых амбициозных и фундаментальных задач.

Ответ: Факт, что величайшие обобщения в химии были сделаны русскими учёными, можно объяснить сочетанием нескольких факторов: склонностью к системному мышлению и созданию всеобъемлющих теорий, а не простому накоплению фактов; научной смелостью и интуицией, позволявшей делать предсказания, выходящие далеко за рамки известных данных; энциклопедической широтой кругозора и междисциплинарным подходом; а также историческими условиями формирования и развития сильных отечественных научных школ, ориентированных на решение фундаментальных проблем естествознания.

М. В. Ломоносов

Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765) – великий русский учёный-энциклопедист, естествоиспытатель мирового значения, поэт, заложивший основы современного русского литературного языка, художник, историк и просветитель. Его научные интересы были поразительно широки и охватывали множество дисциплин.

Родившись в семье крестьянина-помора в Архангельской губернии, Ломоносов проявил неутолимую жажду знаний. В 19 лет он отправился в Москву, где поступил в Славяно-греко-латинскую академию, а затем продолжил обучение в университетах Германии. Вернувшись в Россию, он стал профессором химии и одним из первых академиков Российской академии наук.

Вклад Ломоносова в науку огромен. В химии он одним из первых сформулировал закон сохранения массы веществ в химических реакциях и развивал молекулярно-кинетическую теорию тепла. В физике он занимался исследованием электричества и оптики. Как астроном, он открыл наличие атмосферы на планете Венера. Кроме того, он занимался геологией, минералогией, металлургией, создавал рецептуры цветных стёкол и смальты для мозаичных картин. По его инициативе и проекту в 1755 году был основан Московский университет.

Ответ: Михаил Васильевич Ломоносов – гениальный учёный-энциклопедист, внёсший фундаментальный вклад в развитие российской и мировой науки, образования и культуры. Его ключевые достижения включают формулировку закона сохранения массы, развитие корпускулярной теории, открытие атмосферы у Венеры и основание Московского университета.

А. М. Бутлеров

Александр Михайлович Бутлеров (1828–1886) – выдающийся русский химик, создатель теории химического строения органических веществ, глава крупнейшей школы русских химиков-органиков.

Бутлеров получил образование в Казанском университете, где впоследствии стал профессором и ректором. Позже он переехал в Санкт-Петербург, где продолжил свою научную и педагогическую деятельность в Петербургском университете. Его научные интересы были сосредоточены в области органической химии.

Главной заслугой А. М. Бутлерова является создание в 1861 году теории химического строения. Основные положения этой теории заключаются в следующем:

1. Атомы в молекулах веществ соединены друг с другом в определённой последовательности согласно их валентности. Порядок межатомных связей в молекуле называется её химическим строением.

2. Свойства веществ зависят не только от того, какие атомы и в каком количестве входят в состав их молекул, но и от порядка их соединения, то есть от химического строения.

3. Атомы или группы атомов в молекуле взаимно влияют друг на друга.

Эта теория позволила объяснить явление изомерии (существование веществ с одинаковым составом, но разными свойствами) и дала возможность предсказывать свойства соединений на основе их строения, а также синтезировать вещества с заранее заданными свойствами. Бутлеров экспериментально подтвердил свою теорию, синтезировав множество органических соединений, в том числе изобутан и третичный бутиловый спирт.

Ответ: Александр Михайлович Бутлеров является основоположником теории химического строения органических соединений, которая стала теоретическим фундаментом всей органической химии и определила пути её развития на многие десятилетия.

Д. И. Менделеев

Дмитрий Иванович Менделеев (1834–1907) – гениальный русский учёный, чьё имя в первую очередь ассоциируется с одним из величайших открытий в истории химии. Он был химиком, физиком, экономистом, метрологом, технологом и общественным деятелем.

Родился в Тобольске, окончил Главный педагогический институт в Санкт-Петербурге. Его научная деятельность была чрезвычайно разносторонней, но всемирную славу ему принесло открытие Периодического закона химических элементов.

В 1869 году Менделеев установил зависимость свойств элементов от их атомной массы и на этой основе создал свою знаменитую Периодическую таблицу. Революционность его подхода заключалась в том, что он не просто систематизировал известные на тот момент 63 элемента, но и оставил в таблице пустые клетки для ещё не открытых элементов. Более того, он с удивительной точностью предсказал их существование и описал их физические и химические свойства (например, галлия, скандия и германия). Последующее открытие этих элементов стало триумфальным подтверждением его закона.

Кроме этого фундаментального открытия, Менделеев внёс значительный вклад в развитие других областей науки и промышленности. Он изучал растворы, свойства газов, занимался вопросами нефтепереработки, разработал технологию получения бездымного пороха. Как руководитель Главной палаты мер и весов, он провёл реформу российской системы измерений.

Ответ: Дмитрий Иванович Менделеев – автор Периодического закона и создатель Периодической системы химических элементов, которая стала фундаментальной основой современной химии, а также учёный-энциклопедист, внёсший значительный вклад в различные области науки и техники.

Тема алхимии и поисков философского камня нашла отражение во многих литературных произведениях разных эпох и жанров. Вот несколько наиболее известных примеров:

Дж. К. Роулинг, «Гарри Поттер и философский камень»

В этом произведении философский камень является центральным элементом сюжета. Он был создан реальной исторической личностью, алхимиком Николя Фламелем, который в мире Роулинг дожил до 665 лет благодаря эликсиру жизни, получаемому из камня. Камень обладает двумя свойствами: он превращает любой металл в чистое золото и дает эликсир, дарующий бессмертие. Главный антагонист, Лорд Волдеморт, пытается похитить камень, чтобы восстановить свои силы и обрести вечную жизнь. Гарри Поттер и его друзьям предстоит защитить артефакт.

Ответ: В романе философский камень — это могущественный артефакт, дарующий бессмертие и богатство, за которым охотится главный злодей и который защищают главные герои.

Пауло Коэльо, «Алхимик»

Этот философский роман-притча рассказывает историю пастуха Сантьяго, который отправляется на поиски сокровищ. На своем пути он встречает настоящего Алхимика, который учит его языку мира и основам «Великого Делания». В книге алхимия представлена не столько как наука о превращении металлов, сколько как духовный путь самопознания и следования своей «Персональной Легенде». Создание философского камня и эликсира жизни показано как вершина постижения законов Вселенной и собственной души.

Ответ: Алхимия в произведении выступает как метафора духовного преображения человека, а философский камень символизирует достижение своей судьбы и гармонии с миром.

Иоганн Вольфганг фон Гёте, «Фауст»

Главный герой трагедии, доктор Фауст, — учёный, разочаровавшийся в науке и ищущий высшего знания и полноты бытия. Среди прочих наук он глубоко изучал и алхимию. Хотя философский камень не является целью его поисков в явном виде, всё произведение пронизано алхимической символикой трансформации и преображения. Путь Фауста, его сделка с Мефистофелем и поиски вечной молодости и смысла — это, по сути, грандиозный алхимический опыт над собственной душой.

Ответ: Трагедия использует алхимию как мощную метафору для описания духовных и интеллектуальных поисков главного героя, его стремления к трансформации и постижению тайн бытия.

Габриэль Гарсиа Маркес, «Сто лет одиночества»

В этом знаковом романе магического реализма основатель рода Буэндиа, Хосе Аркадио Буэндиа, становится одержим алхимией после встречи с цыганом Мелькиадесом. Он запирается в своей лаборатории и тратит годы на бесплодные попытки превратить неблагородные металлы в золото. Его алхимические опыты изображаются как форма безумия, ведущая к отчуждению от семьи и реальности, и становятся одним из проявлений рокового одиночества, преследующего семью Буэндиа.

Ответ: Увлечение алхимией показано как разрушительная страсть, которая приводит одного из главных героев к безумию и изоляции от мира.

Виктор Гюго, «Собор Парижской Богоматери»

Один из центральных персонажей романа, архидьякон Клод Фролло, является не только священнослужителем, но и учёным, тайно практикующим алхимию в своей келье в соборе. Для него алхимия — это путь к запретному знанию, попытка постичь тайны мироздания, которые не может объяснить религия. Его мрачная лаборатория и занятия алхимией подчёркивают его сложный, противоречивый характер, разрываемый между духовными устремлениями и тёмными страстями.

Ответ: Алхимические опыты являются важной частью характеристики персонажа Клода Фролло, символизируя его гордыню, стремление к всемогуществу и внутренний конфликт.

Умберто Эко, «Маятник Фуко»

В этом интеллектуальном романе трое редакторов из миланского издательства ради развлечения создают мистификацию — всемирный заговор тайных обществ, которые веками ищут ключ к управлению миром. Алхимия, наряду с каббалой и учением тамплиеров, является ключевым элементом их «Плана». Роман глубоко исследует историю эзотерических учений и психологию людей, одержимых поиском тайного знания, которое по своей сути аналогично поискам философского камня.

Ответ: Опыты алхимиков и поиски их великой тайны лежат в основе вымышленного глобального заговора, который исследуют и конструируют главные герои романа.