Закономерности, происходящие в веществах, процессы их превращения,
при которых происходит изменение их состава и структуры, изучает раздел
естествознания — химия. Она занимается явлениями природы,
сопровождающими химические изменения вещества, изучает причины и законы
управления химическими процессами, а также рассматривает составные
части вещества и их применение на практике. Отдельные химические
процессы (получение металлов из руд, крашение тканей и др.)
использовались еще на заре становления человеческой цивилизации. Позже,
в III—IV вв., зародилась алхимия, задачей которой было превращение
неблагородных металлов в благородные (золото, серебро). Начиная с эпохи
Возрождения химические исследования все в большей мере стали
использовать для практических целей (металлургия, стеклоделие,
керамика, получение красок и т. д.).
Химию можно определить как науку, изучающую вещества и процессы их
превращения, сопровождающиеся изменением состава и структуры.
Химический процесс сопровождается изменением состава веществ, их
структуры и обязательно энергетическими изменениями в реагирующей
системе. Вследствие взаимосвязанности форм движения материи и их
взаимопре-
197
вращаемости в результате химических реакций имеет место
превращение химической энергии в теплоту, свет и проч. Химия нужна
человечеству для того, чтобы из вещества природы получать по
возможности все необходимое — металлы, цемент, бетон, керамику, фарфор,
стекло, каучук, пластмассы, искусственные волокна, лекарства и многое
другое.
Основой химической науки является атомно-молекулярное учение (АМУ),
закон сохранения материи, периодический закон и теория строения
вещества, учение о химическом процессе (кинетика). Химические процессы
подчиняются всеобщим законам природы — закону сохранения массы вещества
и закону сохранения энергии. Закон сохранения массы вещества открыли
М. В. Ломоносов и А. Л. Лавуазье почти независимо друг от друга. Они
далеко продвинули развитие химии тем, что при химических реакциях
применили физические методы, в частности взвешивание. Закон сохранения
массы в химических процессах можно сформулировать так: сумма масс
исходных веществ (соединений) равна сумме масс продуктов химической
реакции. Например, при разложении воды масса воды будет равна сумме
массы водорода и массы кислорода. Из закона сохранения вещества
вытекает, что вещество нельзя ни создать из ничего, ни уничтожить
совсем. Количественным выражением закона сохранения массы веществ
применительно к производственному химическому процессу является
материальный баланс, в котором подтверждается, что масса веществ,
поступивших на технологическую операцию, равна массе полученных
веществ. Закон сохранения энергии действует во всех случаях и повсюду,
где одна форма энергии переходит в другую.
Несмотря на обилие эмпирического материала о свойствах различных
веществ и их соединений, особенностях протекания разнообразных реакций, в
химии, до открытия в 1869 г. периодической системы химических
элементов Д. И. Менделеева не существовало той объединяющей концепции, с
помощью которой можно было бы объяснить весь накопленный фактический
материал. Было бы,