Меню
Бесплатно
Регистрация
Главная  /  Конспекты  /  В чем различия между физикой и химией. Чем химическая физика отличается от физической химии? В чем заключаются главные отличия между физикой и химией

В чем различия между физикой и химией. Чем химическая физика отличается от физической химии? В чем заключаются главные отличия между физикой и химией

История физической химии

М.В. Ломоносову , который в 1752

Н.Н. Бекетов 1865

И Нернст .

М. С. Вревский.

Молекулы, ионы, свободные радикалы.

Атомы элементов могут образовать три вида частиц, участвующих в химических процессах - молекулы, ионы и свободные радикалы.

Молекулой называется наименьшая нейтральная частица вещества, обладающая его химическими свойствами и способная к самостоятельному существованию. Различают одноатомные и многоатомные молекулы (двух-, трехатомные и т.д.). В обычных условиях из одноатомных молекул состоят благородные газы; молекулы высокомолекулярных соединений, напротив, содержат много тысяч атомов.

Ион - заряженная частица, представляющая собой атом или группу химически связанных атомов с избытком электронов (анионы) или недостатком их (катионы). В веществе положительные ионы всегда существуют вместе с отрицательными. Так как электростатические силы, действующие между ионами, велики, то невозможно создать в веществе сколько-нибудь значительный избыток ионов одного знака.



Свободным радикалом называется частица, обладающая ненасыщенными валентностями, т. е. частица с неспаренными электронами. Такими частицами являются, например ·СН 3 и ·NH 2 . В обычных условиях свободные радикалы, как правило, не могут существовать длительное время, поскольку чрезвычайно реакционноспособны и легко реагируют, образуя инертные частицы. Так, два метильных радикала ·СНз соединяются в молекулу С 2 Н 6 (этан). Протекание многих реакций невозможно без участия свободных радикалов. При очень высоких температурах (например, в атмосфере Солнца) единственными двухатомными частицами, которые могут существовать, являются свободные радикалы (·CN, ·ОН, ·СН и некоторые другие). Много свободных радикалов присутствует в пламени.

Известны свободные радикалы более сложного строения, которые сравнительно стабильны и могут существовать при обычных условиях, например радикал трифенилметил (С 6 Н 5) 3 С· (с его открытия началось изучение свободных радикалов). Одной из причин его стабильности являются пространственные факторы - большие размеры фенильных групп, которые препятствуют соединению радикалов в молекулу гексафенилэтана.

Ковалентная связь.

Каждая химическая связь в структурных формулах представляется валентной чертой , например:

H−H (связь между двумя атомами водорода)

H 3 N−H + (связь между атомом азота молекулы аммиака и катионом водорода)

(K +)−(I −) (связь между катионом калия и иодид-ионом).

Химическая связь образуется за счет притяжения ядер атомов к паре электронов (обозначаются точками ··), которую в электронных формулах сложных частиц (молекул, сложных ионов) изображают валентной чертой −, в отличие от собственных, неподеленных пар электронов каждого атома, например:

:::F−F::: (F 2); H−Cl::: (HCl); .. H−N−H | H (NH 3)

Химическая связь называется ковалентной , если она образована путем обобществления пары электронов обоими атомами.



Полярность молекул

Молекулы, которые образованы атомами одного и того же элемента, как правило, будут неполярными , как неполярны и сами связи в них. Так, молекулы Н 2 , F 2 , N 2 неполярны.

Молекулы, которые образованы атомами разных элементов, могут быть полярными и неполярными . Это зависит от геометрической формы .
Если форма симметрична, то молекула неполярна (BF 3 , CH 4 , CO 2 , SO 3), если асимметрична (из-за наличия неподелённых пар или неспаренных электронов), то молекула полярна (NH 3 , H 2 O, SO 2 , NO 2).

При замене одного из боковых атомов в симметричной молекуле на атом другого элемента также происходит искажение геометрической формы и появление полярности, например в хлорпроизводных метана CH 3 Cl, CH 2 Cl 2 и CHCl 3 (молекулы метана CH 4 неполярны).

Полярность несимметричной по форме молекулы вытекает из полярности ковалентных связей между атомами элементов с разной электроотрицательностью .
Как отмечалось выше, происходит частичный сдвиг электронной плотности вдоль оси связи к атому более электроотрицательного элемента, например:

H δ+ → Cl δ− B δ+ → F δ−
C δ− ← H δ+ N δ− ← H δ+

(здесь δ - частичный электрический заряд на атомах).

Чем больше разность электроотрицательностей элементов, тем выше абсолютное значение заряда δ и тем более полярной будет ковалентная связь.

В симметричных по форме молекулах (например, BF 3) "центры тяжести" отрицательного (δ−) и положительного (δ+) зарядов совпадают, а в несимметричных молекулах (например, NH 3) - не совпадают.
Вследствие этого в несимметричных молекулах образуется электрический диполь - разнесённые на некоторое расстояние в пространстве разноименные заряды, например, в молекуле воды.

Водородная связь.

При изучении многих веществ были обнаружены так называемые водородные связи . Например, молекулы HF в жидком фтороводороде связаны между собой водородной связью, аналогично связаны молекулы Н 2 О в жидкой воде или в кристалле льда, а также молекулы NH 3 и Н 2 О между собой в межмолекулярном соединении - гидрате аммиака NH 3 · Н 2 О.

Водородные связи малоустойчивы и разрушаются довольно легко (например, при плавлении льда, кипении воды). Однако на разрыв этих связей затрачивается некоторая дополнительная энергия, и поэтому температуры плавления и кипения веществ с водородными связями между молекулами оказываются значительно выше, чем у подобных веществ, но без водородных связей:

Валентность. Донорно-акцепторные связи. Согласно теории молекулярного строения, атомы могут образовывать столько ковалентных связей, сколько орбиталей у них занято одним электроном, однако так бывает не всегда. [В принятой схеме заполнения АО вначале указывают номер оболочки, затем тип орбитали и далее, если на орбитали находится более одного электрона, – их число (верхний индекс). Так, запись (2s ) 2 означает, что на s -орбитали второй оболочки находятся два электрона.] Атом углерода в основном состоянии (3 Р ) имеет электронную конфигурацию (1s ) 2 (2s ) 2 (2p x)(2p y), при этом две орбитали не заполнены, т.е. содержат по одному электрону. Однако соединения двухвалентного углерода встречаются очень редко и обладают высокой химической активностью. Обычно углерод четырехвалентен, и связано это с тем, что для его перехода в возбужденное 5 S -состояние (1s ) 2 (2s ) (2p x)(2p y)(2p z) с четырьмя незаполненными орбиталями нужно совсем немного энергии. Энергетические затраты, связанные с переходом 2s -электрона на свободную 2р -орбиталь, с избытком компенсируются энергией, выделяющейся при образовании двух дополнительных связей. Для образования незаполненных АО необходимо, чтобы этот процесс был энергетически выгодным. Атом азота с электронной конфигурацией (1s ) 2 (2s ) 2 (2p x)(2p y)(2p z) не образует пятивалентных соединений, поскольку энергия, необходимая для перевода 2s -электрона на 3d -орбиталь с образованием пятивалентной конфигурации (1s ) 2 (2s )(2p x)(2p y)(2p z)(3d ), слишком велика. Аналогичным образом, атомы бора с обычной конфигурацией (1s ) 2 (2s ) 2 (2p ) могут образовывать трехвалентные соединения, находясь в возбужденном состоянии (1s ) 2 (2s )(2p x)(2p y), которое возникает при переходе 2s -электрона на 2р -АО, но не образует пятивалентных соединений, поскольку переход в возбужденное состояние (1s )(2s )(2p x)(2p y)(2p z), обусловленный переводом одного из 1s -электронов на более высокий уровень, требует слишком много энергии. Взаимодействие атомов с образованием связи между ними происходит только при наличии орбиталей с близкими энергиями, т.е. орбиталей с одинаковым главным квантовым числом. Соответствующие данные для первых 10 элементов периодической системы суммированы ниже. Под валентным состоянием атома понимают состояние, в котором он образует химические связи, например состояние 5 S для четырехвалентного углерода.

ВАЛЕНТНЫЕ СОСТОЯНИЯ И ВАЛЕНТНОСТИ ПЕРВЫХ ДЕСЯТИ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЫ
Элемент Основное состояние Обычное валентное состояние Обычная валентность
H (1s ) (1s )
He (1s ) 2 (1s ) 2
Li (1s ) 2 (2s ) (1s ) 2 (2s )
Be (1s ) 2 (2s ) 2 (1s ) 2 (2s )(2p )
B (1s ) 2 (2s ) 2 (2p ) (1s ) 2 (2s )(2p x)(2p y)
C (1s ) 2 (2s ) 2 (2p x)(2p y) (1s ) 2 (2s )(2p x)(2p y)(2p z)
N (1s ) 2 (2s ) 2 (2p x)(2p y)(2p z) (1s ) 2 (2s ) 2 (2p x)(2p y)(2p z)
O (1s ) 2 (2s ) 2 (2p x) 2 (2p y)(2p z) (1s ) 2 (2s ) 2 (2p x) 2 (2p y)(2p z)
F (1s ) 2 (2s ) 2 (2p x) 2 (2p y) 2 (2p z) (1s ) 2 (2s ) 2 (2p x) 2 (2p y) 2 (2p z)
Ne (1s ) 2 (2s ) 2 (2p x) 2 (2p y) 2 (2p z) 2 (1s ) 2 (2s ) 2 (2p x) 2 (2p y) 2 (2p z) 2

Указанные закономерности проявляются в следующих примерах:

История физической химии

Начало физической химии было положено в середине 18 века. Термин «Физическая химия» принадлежит М.В. Ломоносову , который в 1752 году впервые прочитал студентам Петербургского университета «Курс истинной физической химии». В этом курсе он сам дал такое определение этой науке: «Физическая химия - наука, которая должна на основании положений и опытов физических объяснить причину того, что происходит через химические операции в сложных телах».

Затем последовал более чем столетний перерыв и следующий курс физической химии читал уже академик Н.Н. Бекетов в Харьковском университете в 1865 году. Вслед за Н.Н. Бекетовым началось преподавание физической химии и в других университетах в России. Флавицкий (Казань 1874г.), В. Оствальд (университет в Тарту 1880г7.), И.А. Каблуков (Московский университет 1886г.).

Признание физической химии, как самостоятельной науки и учебной дисциплины, выразилась в Лейпцигском университете (Германия) в 1887г. Первой кафедрой физической химии во главе с В. Оствальдом и в основании там же первого научного журнала по физической химии. В конце 19 века Лейпцигский университет был центром развития физической химии, а ведущими физико-химиками являлись: В. Оствальд, Я. Вант-Гофф, Аррениус и Нернст .

Первая в России кафедра физической химии была открыта в 1914 году на физико-математическом факультете Санкт−Петербургского универстета, где осенью приступил к чтению обязательного курса и практическим занятиям по физической химии М. С. Вревский.

Различие между физической химией и химической физикой

Обе эти науки находятся на стыке между химией и физикой, иногда химическую физику включают в состав физической химии. Провести чёткую границу между этими науками не всегда возможно. Однако с достаточной степенью точности это отличие можно определить следующим образом:

· физическая химия рассматривает суммарно процессы, протекающие с одновременным участием множества частиц;

· химическая физика рассматривает отдельные частицы и взаимодействие между ними, то есть конкретные атомы и молекулы (таким образом, в ней нет места понятию «идеальный газ», которое широко используется в физической химии).

Лекция 2 Строение молекул и природа химической связи. Виды химических связей. Понятие об электроотрицательности элемента. Поляризация. Дипольный момент. Атомная энергия образования молекул. Методы экспериментального исследования строения молекул.

Строение молекул (молекулярная структура), взаимное расположение атомов в молекулах. В ходе химических реакций происходит перегруппировка атомов в молекулах реагентов и образуются новые соединения. Поэтому одна из фундаментальных химических проблем состоит в выяснении расположения атомов в исходных соединениях и характера изменений при образовании из них других соединений.

Первые представления о структуре молекул основывались на анализе химического поведения вещества. Эти представления усложнялись по мере накопления знаний о химических свойствах веществ. Применение основных законов химии позволяло определить число и тип атомов, из которых состоит молекула данного соединения; эта информация содержится в химической формуле. Со временем химики осознали, что одной химической формулы недостаточно для точной характеристики молекулы, поскольку существуют молекулы-изомеры, имеющие одинаковые химические формулы, но разные свойства. Этот факт навел ученых на мысль, что атомы в молекуле должны иметь определенную топологию, стабилизируемую связями между ними. Впервые эту идею высказал в 1858 немецкий химик Ф.Кекуле. Согласно его представлениям, молекулу можно изобразить с помощью структурной формулы, в которой указаны не только сами атомы, но и связи между ними. Межатомные связи должны также соответствовать пространственному расположению атомов. Этапы развития представлений о строении молекулы метана отражены на рис. 1. Современным данным отвечает структура г : молекула имеет форму правильного тетраэдра, в центре которого находится атом углерода, а в вершинах – атомы водорода.

Подобные исследования, однако, ничего не говорили о размерах молекул. Эта информация стала доступна лишь с разработкой соответствующих физических методов. Наиболее важным из них оказалась рентгеновская дифракция. Из картин рассеяния рентгеновских лучей на кристаллах появилась возможность определять точное положение атомов в кристалле, а для молекулярных кристаллов удалось локализовать атомы в отдельной молекуле. Среди других методов можно отметить дифракцию электронов при прохождении их через газы или пары и анализ вращательных спектров молекул.

Вся эта информация дает только общее представление о структуре молекулы. Природу химических связей позволяет исследовать современная квантовая теория. И хотя с достаточно высокой точностью молекулярную структуру рассчитать пока не удается, все известные данные о химических связях можно объяснить. Было даже предсказано существование новых типов химических связей.

Физика и химия являются науками, прямо способствующими технологическому прогрессу в XXI веке. Обе дисциплины изучают законы функционирования окружающего мира, изменения мельчайших частиц, из которых он состоит. Все природные явления имеют химическую или физическую основу, это касается всего: свечения, горения, кипения, плавления, любого взаимодействия чего-то с чем-то.
Каждый в школе изучал азы химии и физики, биологии и естествознания, но не каждый связал с этими науками свою жизнь, не каждый может определить грань между ними сейчас.

Чтобы понять, в чем заключаются основные отличия физической науки от химической, нужно прежде всего рассмотреть их поближе и ознакомится с основными положениями этих дисциплин.

О физике: движение и его законы

Физика занимается прямым изучением общих свойств окружающего мира , простых и сложных форм движения материи, природных явлений, которые лежат в основе всех этих процессов. Наука исследует качества разнообразных материальных объектов и проявления взаимодействий между ними. Также под прицелом физиков находятся общие закономерности для разных видов материи; эти объединяющие принципы называются физическими законами.

Физика во многом является фундаментальной дисциплиной, поскольку рассматривает материальные системы в разных масштабах наиболее широко. Она очень тесно контактирует со всеми естественными науками, законы физики определяют и биологические, и геологические явления в одинаковой степени. Присутствует сильная связь с математикой, так как все физические теории формулируются в виде чисел и математических выражений. Грубо говоря, дисциплина широко изучает абсолютно все явления окружающего мира и закономерности их протекания, основываясь на законы физики.

Химия: из чего все состоит?

Химия прежде всего занимается исследованием свойств и веществ в совокупности с разными их изменения. Химические реакции — это результаты смешивания чистых веществ и создания новых элементов.

Наука тесно взаимодействует с другими естественными дисциплинами, такими как биология, астрономия. Химия изучает внутренний состав разных видов материи, аспекты взаимодействия и превращения составляющих вещества. Также химия пользуется собственными законами и теориями, закономерностями, научными гипотезами.

В чем заключаются главные отличия между физикой и химией?

Принадлежность к естествознанию много в чем объединяет эти науки, но различного между ними намного больше, чем общего:

  1. Основное отличие между двумя естественными науками заключается в том, что физика изучает элементарные частицы (микромир, сюда входят атомный и нуклонный уровни) и разные свойства веществ, пребывающих в определенном агрегатном состоянии. Химия же занимается исследованием тех самых процессов «сборки» молекул из атомов, способности вступать вещество в те или иные реакции с веществом другого рода.
  2. Как и биология с астрономией, современная физика допускает множество нерациональных концепций в своем методологическом инструментарии, в основном это касается теорий происхождения жизни на Земле, зарождения Вселенной, связи с философией в рассматривании понятий первопричинности «идеального» и «материального». Химия же осталась намного более приближенной к рациональным основам точных наук, отдалившись как от древней алхимии, так и от философии в целом.
  3. Химический состав тел в физических явлениях остается неизменным, как и их свойства. Явления химические предусматривают превращение вещества в другое с появлением его новых свойств; в этом и заключается разница между предметами, изучаемыми данными дисциплинами.
  4. Широкий класс явлений, описываемой физикой. Химия является намного более узкоспециализированной дисциплиной , она сосредоточена на изучении только микромира (молекулярный уровень), в отличии от физики (макромир и микромир).
  5. Физика занимается исследованием материальных объектов с их качествами и свойствами, а химия работает из составом этих объектов, мельчайшими частичками, из которых они состоят и которые взаимодействуют друг с другом.

Физическая химия

«Введение в истинную физическую химию». Рукопись М. В. Ломоносова. 1752

Физи́ческаяхи́мия (часто в литературе сокращённо - физхимия ) - раздел химии, наука об общих законах строения, структуры и превращения химических веществ. Исследует химические явления с помощью теоретических и экспериментальных методов физики.

· 1История физической химии

· 2Предмет изучения физической химии

· 3Различие между физической химией и химической физикой

· 4Разделы физической химии

o 4.1Коллоидная химия

o 4.2Кристаллохимия

o 4.3Радиохимия

o 4.4Термохимия

o 4.5Учение о строении атома

o 4.6Учение о коррозии металлов

o 4.7Учение о растворах

o 4.8Химическая кинетика

o 4.9Фотохимия

o 4.10Химическая термодинамика

o 4.11Физико-химический анализ

o 4.12Теория реакционной способности химических соединений

o 4.13Химия высоких энергий

o 4.14Лазерная химия

o 4.15Радиационная химия

o 4.16Ядерная химия

o 4.17Электрохимия

o 4.18Звукохимия

o 4.19Структурная химия

· 5Потенциометрия

История физической химии[

Начало физической химии было положено в середине XVIII века. Термин «Физическая химия», в современном понимании методологии науки и вопросов теории познания , принадлежитМ. В. Ломоносову, который в 1752 впервые читал студентам Петербургского университета «Курс истинной физической химии». В преамбуле к этим лекциям он даёт такое определение: «Физическая химия - наука, которая должна на основании положений и опытов физических объяснить причину того, что происходит через химические операции в сложных телах». Учёный в трудах своейкорпускулярно-кинетической теории тепла касается вопросов, в полной мере отвечающих вышеизложенным задачам и методам. Именно такой характер носят и экспериментальные действия, служащие подтверждению отдельных гипотез и положений настоящей концепции. М. В. Ломоносов следовал таким принципам во многих направлениях своих исследований: в разработке и практической реализации основанной им же «науки о стекле», в различных опытах, посвящённых подтверждению закона сохранения вещества и силы (движения); - в работах и экспериментах, имеющих отношение к учению о растворах - им была разработана обширная программа исследований настоящего физико-химического феномена, находящаяся в процессе развития до настоящего времени.

Затем последовал более чем столетний перерыв и одним из первых в России физикохимические исследования в конце 1850-х годов начал Д. И. Менделеев.

Следующий курс физической химии читал уже Н. Н. Бекетов в Харьковском университете в 1865 году.

Первая в России кафедра физической химии была открыта в 1914 году на физико-математическом факультете Санкт−Петербургского университета, осенью приступил к чтению обязательного курса и практическим занятиям по физической химии ученик Д. П. Коновалова М. С. Вревский.

Первый научный журнал, предназначенный для публикации статей по физической химии, был основан в 1887 году В. Оствальдом и Я. Вант-Гоффом.

Предмет изучения физической химии[

Физическая химия является основным теоретическим фундаментом современной химии, использующим теоретические методы таких важнейших разделов физики, как квантовая механика,статистическая физика и термодинамика, нелинейная динамика, теория поля и др. Она включает учение о строении вещества, в том числе: о строении молекул, химическую термодинамику, химическую кинетику и катализ. В качестве отдельных разделов в физической химии выделяют также электрохимию, фотохимию, физическую химию поверхностных явлений (в том числе адсорбцию), радиационную химию, учение о коррозии металлов, физико-химию высокомолекулярных соединений (см. физика полимеров) и др. Весьма близко примыкают к физической химии и подчас рассматриваются как её самостоятельные разделы коллоидная химия, физико-химический анализ и квантовая химия. Большинство разделов физической химии имеет достаточно чёткие границы по объектам и методам исследования, по методологическим особенностям и используемому аппарату.

Различие между физической химией и химической физикой

Обе эти науки находятся на стыке между химией и физикой, иногда химическую физику включают в состав физической химии. Провести чёткую границу между этими науками не всегда возможно. Однако с достаточной степенью точности это отличие можно определить следующим образом:

· физическая химия рассматривает суммарно процессы, протекающие с одновременным участием множества частиц;

· химическая физика рассматривает отдельные частицы и взаимодействие между ними, то есть конкретные атомы и молекулы (таким образом, в ней нет места понятию «идеальный газ», которое широко используется в физхимии).

I. …И ВООБЩЕ II. О НАУКЕ III. О ХИМИИ Химия – это плохо? Медицина – мать химии? Мир без аналитической химии. Апокалипсис? Сколько преступлений не раскроется без судебной химии? Куда мы придем без агрохимии? Раскроет ли астрохимия тайну жизни? Зачем нужна биохимия? Что в галургии от химии? Неужели геохимия – основа сырьевой «наркомании»? Даст ли нам гидрохимия новое «золото»? Зачем окрашивают ткани… человека? Гистохимия и цитохимия. Рак, СПИД, грипп… Какая наука действительно против? Иммунохимия Можно ли посчитать химию? Квантовая химия. Чем холодец похож на человека? Коллоидная химия. Когда католичество признает развод? О косметической химии. Зачем землянам космохимия? Возможно ли современное информационное поле без кристаллохимии? Чем химикам и медикам помогает Дед Мороз? Криохимия и криотерапия. Лазерная химия – с чем ее едят? Можно ли воевать без леса? Лесохимия. Возможна ли жизнь внутри магнита? Магнетохимия. Какова связь медицинской химии и патохимии? Что в металлургии от химии? Зачем нам механохимия? Где мы сталкиваемся с микроволновой химией? Нанохимия – размерный предел химии? Кто нами руководит? Нейрохимия. Неорганическая химия: старая или новая наука? Продавать нефть или продукты ее переработки? Нефтехимия. Ты, я, он, она – вместе… органическая химия? Возможно и душу когда-нибудь синтезируем? Органический синтез. Возможна ли долгая жизнь свободной частицы в несвободной материи? Физическая органическая химия. Что такое «пегниохимия»? Что общего между учеником Христа и петрохимией? Возвратимся ли мы в каменный век? Петрургия. Возвратимся ли мы в каменный век? Петрургия. Часто ли мы химичим на кухне? Пищевая химия. Плазмохимия для людей или для Бога? Прикладная химия для войны или мира? Какого цвета электрончик? Радиационная химия. Кто открыл явление радиоактивности? Насколько опасна радиоактивность? Существует ли томная энергия? Радиохимия. Стереохимия это что? Что лучше потоп или метановая катастрофа? Супрамолекулярная химия. О чем рассуждал Д.И. Менделеев в своей докторской диссертации? Термохимия. Техническая химия – оправдано ли выделение? Топохимия – это поверхностная химия? Может не надо сжигать уголь? Углехимия. Чем лечимся? Фармакохимия. Фемтохимия – это что то новое? Удар по голове это уголовщина или… физическая химия? Кто были первые фитохимики? Откуда на Земле кислород и какова природа зрения? Фотохимия. Чем отличается химия высоких энергий от обычной химии? Можно ли прожить без ускорения? Химическая кинетика и катализ. Чем химическая физика отличается от физической химии? Что является пугалом обывателя? Химическая технология. Какова роль химии в войнах? Химическое вооружение. Из чего сделаны хозяйственные пакеты, шины и агенты наследственности? Химия высокомолекулярных соединений. Можно ли синтезировать чай? Химия природных соединений. Зачем нам химия силикатов? Как химия твердого тела отвечает на вопрос: гетеро- это нормально? Что такое химия элементоорганических соединений? Электрохимия, а она нам зачем? Что раздвигает границы Периодической системы? Ядерная химия. Как попасть на «химию» без университета? Какой химический элемент назван в честь России? Об имени химических элементов.

Размер шрифта: - +

Чем химическая физика отличается от физической химии?

Химическая физика изучает электронную структуру молекул и твердых тел, молекулярные спектры, элементарные акты химических реакций, процессы горения и взрыва, то есть физические аспекты химических явлений. Термин введен немецким химиком А. Эйкеном в 1930.

Сформировалась в 1920-х гг. в связи с развитием квантовой механики и использованием ее представлений в химии. Граница между химической физикой и физической химией условна. Предмет физической химии наоборот: химический результат физического воздействия (например, смерть человека в результате удара его кирпичем по голове). Одним из достижений химической физики следует считать теорию разветвленных цепных реакций .

Основатель Института химической физики РАН Н.Н. Семенов вел глубокие исследования цепных реакций . Они представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции, которая, однажды начавшись, продолжается до тех пор, пока не будет пройдена последняя стадия. Несмотря на то, что немецкий химик М. Боденштейн впервые предположил возможность таких реакций еще в 1913 г., теории, объясняющей стадии цепной реакции и показывающей ее скорость, не существовало. Ключом же к цепной реакции служит начальная стадия образования свободного радикала - атома или группы атомов, обладающих неспаренным электроном и вследствие этого чрезвычайно химически активных. Однажды образовавшись, он взаимодействует с молекулой таким образом, что в качестве одного из продуктов реакции образуется новый свободный радикал. Новообразованный свободный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой, и реакция продолжается до тех пор, пока что-либо не помешает свободным радикалам образовывать себе подобные, т.е. пока не произойдет обрыв цепи.

Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной цепи, открытая в 1923 г. физиками Г.А. Крамерсом и И.А. Кристиансеном. В этой реакции свободные радикалы не только создают активные центры, но и множатся, создавая новые цепи и ускоряя реакцию. Фактический ход реакции зависит от ряда внешних ограничителей, например таких, как размеры сосуда, в котором она происходит. Если число свободных радикалов быстро растет, то реакция может привести к взрыву. В 1926 г. два студента Н.Н. Семенова впервые наблюдали это явление, изучая окисление паров фосфора водяными парами. Эта реакция шла не так, как ей следовало идти в соответствии с законами химической кинетики того времени. Семенов увидел причину этого несоответствия в том, что они имели дело с результатом разветвленной цепной реакции. Но такое объяснение было отвергнуто М. Боденштейном, в то время признанным авторитетом по химической кинетике . Еще два года продолжалось интенсивное изучение этого явления Н.Н. Семеновым и С.Н. Хиншелвудом, который проводил свои исследования в Англии независимо, и по прошествии этого срока стало очевидно, что Семенов прав.

Н.Н. Семенов опубликовал монографию (Цепные реакции. Л., ОНТИ.,1934), в которой доказал, что многие химические реакции, включая реакцию полимеризации, осуществляются с помощью механизма цепной или разветвленной цепной реакции. Позднее было установлено, что и реакция деления ядер урана-235 нейтронами также носит характер разветвленной цепной реакции.

В 1956 г. Семенову совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии «за исследования в области механизма химических реакций». В Нобелевской лекции Семенов заявил: «Теория цепной реакции открывает возможность ближе подойти к решению главной проблемы теоретической химии - связи между реакционной способностью и структурой частиц, вступающих в реакцию… Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих знаний…».

Работают Институт химической физики РАН (Москва), Институт проблем химической физики РАН (Черноголовка). Есть журнал «Химическая физика». Можно почитать: Бучаченко А.Л. Современная химическая физика: Цели и пути прогресса // Успехи химии. - 1987. - Т. 56. - № 11.


…потрепаться на общую тему слов «физика» и «химия».

Не удивительно ли, что оба слова имеют отношение к бодибилдингу? «Физика» – это мышцы, «химия» – ну это объяснять не надо.

Вообще, наука химия – она же в принципе та же физика: о явлениях, происходящих в природе. Когда Галилей бросал шары с Пизанской башни, а Ньютон создавал свои законы, речь шла о соразмерном человеку масштабе – это была и есть физика. Обычная физика занимается объектами, которые состоят из веществ. Химия (альхимия) занималась и занимается превращением веществ друг в друга – это молекулярный уровень. Получается, разница между физикой и химией – в масштабах объектов? Нифига! Вот квантовая физика занимается тем, из чего состоят атомы – это субмолекулярный уровень. Квантовая физика занимается объектами внутри атома, что дает власть над атомной энергией и ставит философские вопросы. Получается, что химия – это узкая полоска на шкале физических масштабов, хотя и четко отграниченная уровнем атомно-молекулярной структуры вещества.

Думаю, что дурная плоская (линейная) бесконечность* не относится к окружающему миру. Все закольцовано или замкнуто в сферу. Вселенная сферична. Если копать структуру элементарных частиц (кварков и бозонов Хиггса) дальше, то рано или поздно найденные частицы сомкнутся с максимальным масштабом – со Вселенной, то есть рано или поздно мы увидим в микроскоп нашу Вселенную с высоты птичьего полета.

Теперь посмотрим, применимы ли масштабные диапазоны к культуризму. Похоже, что да. «Физика» (кач с железом и на тренажерах) имеет дело с железными предметами и с мышцами, как цельными объектами: масштаб, соразмерный человеку. «Химия» (как стероиды) – это, естественно, молекулярный уровень. Осталось разобраться, что такое в культуризме «квантовая физика»? Видимо, это мотивация, концентрация, сила воли и так далее – то есть психика. А психика базируется не на молекулярном основании, а на неких электрических полях и состояниях – их масштаб ниже атомного. Вот и о(т)хватил бодибилдинг всю шкалу…

Читаем статью к.б.н. Елены Гороховской («Новая Газета», № 55, 24.05.2013, стр. 12 или на сайте «Постнаука») об основах биосемиотики:

Что такое живое? (…) Главный «водораздел» проходит между редукционистскими** и антиредукционистскими подходами. Редукционисты утверждают, что жизнь во всей её специфике можно объяснить с помощью физических и химических процессов. Антиредукционистские подходы утверждают, что нельзя всё свести к физике и химии. Труднее всего понять целостность и целесообразное устройство живого организма, где всё взаимосвязано и всё направлено на то, чтобы поддерживать его жизнедеятельность, размножение и развитие. В ходе индивидуального развития, да и вообще каждое мгновение в организме что-то меняется, при этом обеспечивается закономерный ход этих изменений. Часто говорят, что живые организмы надо называть не объектами, а процессами.

…В ХХ веке для понимания специфики живого стала важна кибернетика, поскольку она реабилитировала в биологии понятие цели. Кроме того, кибернетика сделала очень популярным представление о живых организмах как информационных системах. Тем самым в науку о живом фактически были введены гуманитарные представления, не связанные непосредственно с материальной организацией.

В 1960-е годы возникло новое направление в понимании специфики живого и в исследовании биологических систем – биосемиотика, которая рассматривает жизнь и живые организмы как знаковые процессы и отношения. Можно сказать, что живые организмы живут не в мире вещей, а в мире значений.

…Молекулярная генетика сформировалась в большой мере благодаря включению в свою концептуальную схему таких понятий, как «генетическая информация» и «генетический код». Рассказывая об открытии генетического кода, известный биолог Мартинас Ичас писал: «Самым трудным в "проблеме кода" было понять, что код существует. На это потребовалось целое столетие».

Хотя биосинтез белков осуществляется в клетке с помощью множества химических реакций, никакой прямой химической связи между строением белков и строением нуклеиновых кислот не существует. Эта связь по своей сути носит не химический, а информационный, семиотический характер. Последовательности нуклеотидов в нуклеиновых кислотах ДНК и РНК являются информацией о строении белков (о последовательностях аминокислот в них) только потому, что в клетке существует «читатель» (он же «писатель») – в данном случае сложная система биосинтеза белка, которая владеет «генетическим языком». (…) Таким образом, даже на самом фундаментальном уровне живое оказывается общением, текстом и «речью». В каждой клетке и в организме в целом постоянно происходят чтение, записывание, перезаписывание, создание новых текстов и постоянный «разговор» на языке генетического кода макромолекул и их взаимодействий.

* * *

Заменим несколько слов во фразах из первого и последнего абзацев:

Ретрограды утверждают, что культуризм во всей его специфике можно свести к физическим тренировкам и химическим воздействиям. Прогрессивный подход утверждает, что нельзя всё свести к «физике» и «химии». Хотя рост мышечной массы осуществляется с помощью множества физических упражнений и химических (как минимум пищевых) воздействий, никакой прямой связи между ростом мышц и количеством упражнений и количеством «химии» не существует. Эта связь по своей сути носит не физический или химический, а информационный, семиотический характер. Таким образом, даже на самом фундаментальном уровне культуризм оказывается общением, текстом и «речью» (речь, конечно, не о вульгарной болтовне между подходами). Поэтому можно сказать, что культуристов надо называть не объектами, а информационными процессами.
Кто бы спорил, что сдуру мышцу не накачаешь. Нужна правильно построенная и выполненная тренировка, нужно правильное питание, то есть требуется информация. И если сдуру напихаться химией – получим двусмысленный результат, если вообще его получим. Нужен правильно построенный и выполненный курс, то есть опять же требуется информация. Самое трудное в проблеме такой информации – понять, что она на самом деле существует. А осознав это, надо научиться выделять ее из того мутного псевдоинформационного океана, который накатывает на берег нашего мозга тяжелыми валами, изредка выбрасывая из своих глубин жемчужные раковины.

Правда, для вскрытия раковин требуется устричный нож…

------------
* дурная бесконечность – метафизическое понимание бесконечности мира, предполагающее допущение монотонного, без конца повторяющегося чередования одних и тех же конкретных свойств, процессов и законов движения в любых масштабах пространства и времени, без какого-либо предела. Применительно к строению материи означает допущение неограниченной делимости материи, при которой каждая меньшая частица обладает теми же свойствами и подчиняется тем же специфичным законам движения, что и макроскопические тела. Термин введён Гегелем, который, однако, истинную бесконечность считал свойством абсолютного духа, но не материи.
** редукционистский подход – от латинского reductio – возвращение, восстановление; в данном случае сведение явлений жизни к чему-то другому.