Природа — человек — общество
Предмет изучения химии — состав, строение, свойства веществ, условия и пути превращения одних соединений в другие. Создание материалов, определяющих направление развития цивилизации, поиск эффективных энергоносителей сделали химию прикладной и теоретической наукой.
Если историю человеческого общества рассмотреть в «химическом* аспекте, то взаимодействие человека с природой (обмен) можно представить в виде трех этапов:
1. Экстракция (извлечение, добыча) и превращение природных веществ.
2. Синтез органических природных веществ.
3. Синтез соединений, не встречающихся в природе.
Первый этап — экстрагирование и превращение веществ природы — берет свое начало от использования элементарных орудий труда и от добычи огня на заре цивилизации. Человек пользовался благами природы, не прилагая для этого много сил: собирал плоды, охотился на зверей, используя несложные орудия (камни, палки), ловил рыбу при помощи простейших снастей. Затем появились скотоводство и земледелие, в которых уже выявилась активная роль человека. Существенную роль в жизни человека сыграл огонь (начало химических превращений и как результат — появление ремесел). Близкое расположение залежей глин от водоемов, наличие легкодоступных руд дали возможность человеку строить глинобитные жилища, изготовлять керамику, получать металл. Обмен товарами ускорял развитие народов. Но растущие потребности в природных материалах вынуждали увеличить и «обмен* человека с природой, который становился все более управляемым. Это значит, что человек стал сознательно воздействовать на окружающую его природу, подмечать, выделять и использовать индивидуальные свойства простых и сложных веществ. При этом он уже ставил конкретные цели, которые определяли поиск материалов и веществ селективным методом (метод отбора). Зная, что зола растений улучшает плодородие почв, человек специально выжигал лес, вносил золу в культурную пашню. Конечно, он еще не понимал сути химических процессов, происходящих при этом. Вряд ли глубоко понимал он их и при зарождении первых примитивных ремесел (дубление кож, хлебопечение, обработка металлов, глин). Пищу, одежду, красители, лекарства изготовляли почти исключительно из животного и растительного сырья. Но постепенно возрастал спрос на новые материалы, не встречающиеся в природе в свободном состоянии. И тогда человек начал экспериментировать с первыми легкодоступными веществами: поваренной солью, известняками, углем, воском, рудами металлов, уксусной кислотой и т. д. Все же люди не могли до конца осознать огромные потенциальные возможности химии даже тогда, когда она 200 лет назад из химии-искусства стала превращаться в химию-науку.
Синтез органических природных веществ — второй этап управляемого обмена человека с природой. Химики долгое время решали проблему синтеза природного вещества. Учение о «жизненной силе» доминировало в умах ученых над мыслью о возможности получения веществ живой природы (органических), минуя метод экстракции, т. е. над мыслью о синтезе органических веществ из неорганических. И вот в 1828 г. Ф. Вёлер при выпаривании водного раствора цианата аммония получил органическое соединение — мочевину, важнейший продукт обмена жизнедеятельности животных и человека:
NHf [О - C=N] ^с=о
Это событие было настоящей научной сенсацией. Хотя данный процесс представляет обычную перегруппировку составляющих, а не синтез, важно другое: исходный продукт был неорганическим веществом, а конечный является одним из продуктов метаболизма животного организма. Так получение органических природных соединений в лабораторных условиях нанесло удар по учению о «жизненной силе». Практически синтез мочевины из углекислого газа и аммиака осуществлен А.И. Базаровым в 1870 г.:
2NH3+CO2 ^NH4OCONH2 ^h2n-c-nh2+h2o
Синтезы в 1845 г. уксусной кислоты из простейших неорганических соединений (А. Кольбе), жироподобного вещества (М. Бертло) и сахаристого вещества (А. М. Бутлеров) полностью доказали несостоятельность виталистической теории. Эти и другие вещества существовали в природе; с ними в естественных условиях происходили различные процессы; они выполняли определенную функцию в живой природе. На данном этапе химия синтезирует многие природные соединения, начиная от «простого* аммиака и кончая сложными гормонами насекомых.
Ученые долго считали, что химия будет работать в «границах природы». Но с середины XX в. наступил третий этап синтез веществ, не встречающихся в природе. Современная химия быстро находит пути синтеза природных соединений, но еще быстрее — веществ, не имеющих природных аналогов, как, например, поликумулена (...=С=С=С=С=...), политетрафторэтилена, или тефлона ((—CF2—CF2—)), и др. Это делает химию могучей силой, решающей проблемы научно-технического прогресса. Химия во взаимодействии с другими науками стала непосредственной производительной силой. Подтверждение этому — время внедрения лабораторного метода в промышленное производство, которое стремительно сокращается.
|