Химия ғылымы

 

      Адамзат баласы ежелгі уақыттан бастап табиғатты  басқарудың, ұзақ өмір сүрудің, байлық пен молшылыққа жетудің негізгі  жолдарын химия ғылымымен байланыстырды. Мыңдаған жыл бойы философия тасын  іздеудің өзі – осыны дәлелдейді.

      Адамзат химиямен екі түрлі формада байланыс жасайды. Біріншісі – химиялық процестер мен адамзаттың тіршілік етуі, адам баласы сусыз, оттегісіз, қоректік зат есебінде қолданылатын химиялық қоспаларсыз тіршілік етуі мүмкін емес.

      Бұдан басқа адамзат химиямен материалдық  өндірісте байланысқа түседі. Ал бұның өзі табиғат пен қоғамдағы байланысты тудырады. Химиялық технология заттың ішкі белсенділігін пайдалана отырып, механикалық және органикалық дүниенің арасында аралық орын алады.

      Химиялық  айналымдарды ежелгі уақыттан бастап адамдар тұрмыста қолдана бастады. Мысалы: рудадан металл қорыту, теріні илеу мен бояу, әйнек пен керамика алу химиялық жолдармен біздің эрамызға дейінгі мыңжылдықтарда қолданыла бастады.

      Ежелгі  уақыттан басталған химизациялау процесі  ХХ ғасырда өз шыңына жетті.

      «Адамзат  – табиғат» жүйесінде жасанды жолмен алынған, өңделген, өзгертілген заттар толыққанды, негізгі элементтерге айналды.

      Полимерлердің синтездеу заттардан қасиеттері жаңартылған материалдар алу  мүмкіндігін ашты.

      Химияның  көмегімен берік, ыстыққа төзімді, тот баспайтын, созылмалы, пластикалық электр өткізген, изоляциялық материалдарды жасау – техниканың, машинаның индустрия дамуынның негізгі жақтарының бірі болып саналады. Техникадамуының кез келген қадамы химизацияны соқпай өтпейді.

      Өндірісті химизациялаудың дамуы – еңбекті энергиямен қамтамасыз етудің жағдайын жасайды.

      Бұл жерде химия екі жақты түрде  қатысады: біріншіден, химиялық процестердің өзі энергия көзі болып саналады (жану, электрохимиялық процестер); екіншіден, жасанды, химиялық жолмен алынған  заттар энергетика саласында кеңінен қолданылады (ішкі жану двигателі, акумуляторлар, реактивті двигателдер мен атом реакторларының тетіктері тағы басқа), сонымен қатар бұларға әр түрлі жасанды отын түрлері мен химиялық үстеме заттарды қосуға болады.

      Заттарды  химиялық жолмен жаңадан алу – табиғатты адамзаттың қажеттілігіне қарай бағыттау, икемдеу ғана емес, сонымен қатар, өндірісте еңбек өнімділігін арттыруда да қажетті құрал болып табылады.

      Адамзаттың  өндірістік-химиялық қызметі табиғаттағы  заттарды өзгертумен бірге табиғаттың химиялық эволюциясының күшті әлеуметтік факторы болып саналады. 

      Химия ғылымының негізгі  мәселелері 

     Химияның  зерттеу пәні мен мазмұнына сипаттама  беруге тырысқан көптеген анықтамалар  бар. Кейбір ғылыми әдебиеттерде химияны  – элементтер мен олардың қосылыстары туралы ғылым деп атайды. Ал, екінші біреулерінде – заттар мен олардың айналым туралы, үшіншісінде – заттың сапалық өзгерісі туралы ғылым деп қарастырылады. Бұл анықтамалардың бәрі де өз бетінше дұрыс, дегенмен химия ғылымы дегеніміз не деген сұрақққа толық жауап бере алмайды.

     Бұл сұраққа жауап беру үшін, химияның заттар туралы білім жиынтығы ғана емес, басқа ғылым салаларының  арасында өзінің әлеуметтік мәні бар, үнемі дамып отыратын, белгілі  бір тәртіппен құрылған білім  жүйесі екендігін түсіну қажет. Химияның басқа ғылым саласынан ерекшелігі – өзінің зерттеу пәнін өзі жасайды (Д.И.Менделеев). Басқа ешбір ғылым бір уақытта ғылымның да, өндірістін де рөлін атқара алмайды.

     Барлық  химиялық ғылым жүйесі – теориялар, заңдар, әдістемелер мен технологиялар – химияның негізгі мақсаты үшін – қажетті қасиеттері бар заттарды алуға негізделген.

     Химия ғылымының барлық тарихы, дамуы осы  негізгі мәселені шешуге арналған.

     Ал  оның өзі негізгі 4 факторға байланысты:

  1. элементтік және молекулярлық құрамына;
  2. молекулаларының құрылымына;
  3. химиялық реакция кезеңіндегі термодинамикалық және кинетиклық жағдайларға
  4. заттардың химиялық ұйымдасу деңгейіне
 

    Химия ғылымының негізгі  даму кезеңдері 

     Химия дамуының барлық тарихы оның негізгі  алдыға қойған мәселесін шешу жолында  әдістеме-тәсілдердің ауысып отыруымен сипатталады. Химия ғылымының даму деңгейіне байланысты материя құрылымы, табиғаттағы заттардың құрамы, олардың бөлшектері – молекулалардың құрылымы туралы ұғымдар да өзгеріп отырды.

     XVIII ғасырға дейінгі химияның даму кезеңінде қажетті қасиеттері бар заттарды алу мәселелері көп жағдайда оңды нәтиже бере қойған жоқ. Табиғаттағы денелердің қасиеттерінің пайда болуы туралы екі удай пікір айтылған болатын. Антикалық уақыттың ұлы ғұламалары Демокрит (б.э.д. 470-380 ж.), Эпикур (б.э.д. 341-270 ж.) атомистік теорияны ұсынды. Олардың көзқарасы бойынша, барлық денелер көлемдері мен формалары әр түрлі атомдардан тұрады, ал бұл атомдар олардың сапалық өзгешеліктерін түсіндіреді деген данышпандық көзқарасты ұстады.

     Ал  Арситотель (б.э.д. 384-322 ж.) мен Эмподокл (б.э.д. 490-430 ж.) табиғатта кездесетін денелердің әр түрлілігі олардың қасиеттерінің: жылу мен суықтың, құрғақтық пен ылғалдың, жарық пен қараңғының тағы басқа тіркесіп келуі арқылы түсіндіріледі деп айтты. Кейінірек осы көзқарасты ортағасырлық алхимиктер де дамытты. Бұл кезеңде табиғат туралы білім жүйесін құраған – натурфилософия мен кәсіптік химия жеке-жеке дамыды.

     Ал  заттардың қасиеттерінің мәселесін  шешу тәсілдері XVII ғасырдың екінші жартысында Р.Байлдің еңбектерінде көрініс тапты.

     Оның  зерттеулері денелердің қасиеттері абсолютті емес, олар оны құраушы  материалдық элементтердің сипаттарына  байланысты екендігін көрсетті. XVII ғасырдың ортасынан XIX ғасырдың басына дейін заттардың құрамы туралы ілім барлық сол кездегі химияны қамтыды. Ол қазір де химияның бір бөлігі ретінде қарастырылады.

     Химия ғылымдары дамуының екінші кезеңі немесе құрылымдық химия XIX ғасырды қамтиды. Химия дамуының бұл кезеңі өнгдірістің мануфактуралық сипатының техникаға, кеңейтілген материалдық-шикізат базасына негізделген фабрикалық сипатпен алмасуы арқылы сипатталады.

     Сол кездегі химия өнеркәсібінде  өсімдік пен жануарлардан алынатын заттарды өңдеу орын алды, олардың  әрқайсысының ерекше сапалық ерекшеліктері  болды, дегенмен, құрамы бірдей: яғни көбінесе сутегі, оттегі көміртегі, күкірт, азот, фосфордан тұрды. Сонымен, заттардың жеке қасиеттері олардың химиялық құрамымен анықталмайтындығы белгілі болды.

     Ал  енді, осыдан кейін заттың құрылымы деген ұғым ғылымға енді. Химиктер заттардың қасиеттері мен сапалық жағынан әр түрлілігі олардың құрамымен емес, молекулаларының құрылымымен анықталатындығына көз жеткізді.

     Ал, зат құрылымымен таныс болғаннан  кейін оны құрайтын молекулалардың атомдары химиялық байланысқа жақсы  қатысады, қайсысының қабілеті төмен  деген сұрақ туды. Себебі, зат құрамына кіретін барлық атомдар химиялық айналымға бірдей дәрежеде қатыспайды екен. Осыдан келіп, «реакцияға қабілеттілік» деген тағы бір ұғым химия ғылымына енді.

     Өзінің  екінші даму деңгейінде химия аналитикалық ғылымнан синтетикалық ғылымға айналды. Бұл кезең органикалық синтез химиясының дамуымен байланысты.

     Осы кезде тоқыма өнеркәсібіне арналған бояулар шығару, дәрі-дәрмек, жасанды  жібек алу мүмкіндігі туды.

     Бұл кезең – құрылымдық химия кезеңі деген шартты атауға ие болды, оның басты жетістігі – молекула құрылымы мен заттардың функционалдық белсенділігінің арасындағы байланысты анықтау болды.

     Химия дамуының үшінші кезеңі – ХХ ғасырдың бірінші жартысын қамтиды.

     ХХ  ғасырдың алғашқы жартысындағы автомобиль өндірісінің, авиацияның, энергетикалық, құрал-жабдық шығарудың дамуы материалдар шығаруға жаңа талаптар қойды.

     Жоғары  октанды мотор отынын, арнаулы  синтетикалық каучук пен пластмасса, беріктігі аса жоғары изоляторлар, органикалық және бейорганикалық полимерлер, жартылай өткізгіштер шығару қажеттілігі туды. Бұндай материалдарды алу үшін бұрынғы заттың құрамы мен құрылымы туралы химиялық білім жеткіліксіз болды. Құрылымдық химия зат қасиеттерінің температураның, қысымның, еріткіштердің тағы басқа факторлардың әсерінен өзгеретіндігін есепке алмаған болатын.

     Осыған  байланысты, осы кезеңде химия  ғылымы процестер мен заттардың өзгеру механизмі туралы ғылымға айналды. Осының нәтижесінде құрылыс жұмыстарына қажетті ағаш пен металдың орнына синтетикалық материалдар, тамақ шикізатттарын, олиф, лак, жуғыш заттар тағы басқа өндіруді қамтамасыз етті. Ал каучук, этил спирті, жасанды талшық өндіру мұнай шикізатына, азот тынайтқыштарын алу – ауа азотына негізделді.. Елді үздіксіз жүйемен жұмыс істейтін мұнай-химия өнеркәсібі дамыды.

     Егер 1935 жылы тері, резина, талшық, жуғыш заттар, лактар, олиф, сірке қышқылы, этил спирті толығымен тек жануарлар мен өсімдіктер шикізатынан алынатын болса, ал ХХ ғасырдың 60-шы жылдарында техникалық спирттің 100%-ы, жуғыш заттардың 80%-ы, олфи пен лактың 90%-ы, талшықтың 40%-ы, каучуктың 70% және тері материалдарының 25%-ға жуығы газ және мүнай шикізаттарынан алынды. Сонымен бірге химия жылына мыңдаған тонна малға азық-түлік ретінде қолданылатын мочевина мен белок және миллиондаған тонна тыңайтқыш берді.

     Сонымен, химия өзінің дамуының үшінші кезеңінде заттар туралы ғылым емес, заттардың өзгеруі мен өзгеру механизмдері туралы ғылым болды.

     Химия ғылымы дамуының төртінші кезеңі – ХХ ғасырдың екінші жартысы. Бұл кезеңді эволюциялық химия кезеңі деп атайды.

     Эволюциялық химияның негізінде химиялық өнімдерді алу процестерінде химиялық реакциялардың катализаторларын өздігінен жетілуге жеткізетін, яғни, химиялық жүйелердің өздігінен құрылуына әкелетін шарттарды пайдалану принципі жатыр. Бұның өзін – химияны өзіндік бір биологизациялау тәсілі деп қарастыруға болады.

     Ал  бұл процесс белгілі бір уақыт  бойында дамиды және сыртқы жағдайларға  тәуелді емес. Уақыт бұл жерде  маңызды фактор, өйткені химиялық жүйенің эволюцяисы қарастырылып отыр.

     Химиялық  жүйенің негізінде әлемнің химиялық картинасы қалыптасады, яғни табиғатқа химиялық көзқараспен қарау. Оның негізгі мазмұны мынандай:

  1. тірі және өлі табиғатты химиялық мағанада қарастыра келгендегі сол дәуірдегі химиялық білімнің қортындысы;
  2. табиғат обьектілерінің барлық негізгі түрлерінің пайда болуы мен эволюциясы туралы түсінік;
  3. табиғат обьектілерінің химиялық қасиеттерінің оның құрылымына байланыстылығы;
  4. табиғат процестерінің химиялық қозғалыс процесі ретіндегі жалпы заңдылықтары;
  5. тәжірбиелік жағдайда синтезделетін ерекше обьектілер туралы білім.

50-60 жылдарға  дейін эволюциялық химия туралы  ештеңе белгілі болған жоқ.  Жануарлар мен өсімдіктердің  шығу тегін Ч.Дарвиннің эволюциялық  теориясы арқылы түсіндіруге  тырысқан биологтардан айырмашылығы, химиктерді заттардың шығу тегі  туралы мәселе толғандырмады. Ал, ХХ ғасырдың екінші жартысынан бастап, химиктерге өз обьектілеріне байланысты эволюциялық мәселелерді шешу мүмкіндігі туды. Эволюциялық химияны-химиялық жүйелердің өздігінен ұйымдасуы мен өздігінен дамуы туралы ғылым деп те атайды. Бұл жерде химия биологиямен тығыз байланыс жасайды. Тірі организмдерде жүретін барлық процестерді химия тілімен, химиялық процестер арқылы беруге болады екен.

     Расында, егер денедегі зат алмасу процесіне  таза химиялық көзқараспен қарасақ (А.И.Опариннің тәжірибесін), біз  уақыт тәртібін сақтайтын, өзара бір-бірімен байланысты бірнеше химиялық реакцияларды байқаймыз.

     Тірі  организмдердегі ереше кейбір қасиеттер, мысалы көбею, қозғалғыштық, қозу, сыртқы ортаның әсеріне жауап беру-барлығы  химиялық реакциялар арқылы түсіндіріледі.

     Әрине тіршіліктің барлық құбылыстарын химиялық жолмен түсіндіру қателік болар  еді, бұл тіпті дөрекі механистикалық көзқарас ретінде қарастырылатын еді. Бұған химиялық процестердің тірі және өлі жүйелердегі жүруінің ерекшеліктері  дәлел бола алады.

     Қазіргі кезде химия үшін биологиялық принциптерді қолдану маңызды болып саналады. ХХ ғасырдың өзінде биологиялық процестер үшін биокатализдің үлкен әсері бар екедігін ғалымдар түсінген. Сондықтан химиктер тірі табиғатқа катализаторлар қолдану тәжірибесін жасайтын жаңа химияны шығаруды мақсат етіп қойды. Ұқсас молекулалар синтездеу принциптерін, әр түрлі қасиеттері бар, ферменттер принципімен жұмыс істейтін катализаторлар қолданылатын химиялық процестерді басқарудың жаңа түрі шықты 
 

     Химиялық  элемент мәселесі 

     Ғылымдағы химиялық элемент мәселесі адам баласының  табиғаттың алғашқы негізін –  алғашқы элементті табуға деген  ұмтылысынан пайда болды. Бұл  мәселені шешу екі мың жылдай уақытты  алды. Тек XVII ғасырда Р.Бойль химиялық элементтің бір күрделі дененің құрамынан екінші бір дененің құрамына өзгеріссіз өте алатын, заттың химиялық ыдырауы нәтижесінде байқалатын қарапайым зат екендігін ашты. Бірақ химиктер химиялық элемент дегенге анықтама бергенмен, олардың бірде-біреуін білмеді. Сол кездегі белгілі металдарды – темірді, қорғасынды, мысты күрделі денелерге жатқызды да оларды құраушы элементті – флогистон деп атады. Осылайша флогистон теориясы пайда болды. Флогистон теориясы негізінде шындыққа жуыспағанмен, соңында нақты қорытындыларға әкелген кейбір зерттеулерге бастама болды.

     Бұндай  нақты қорытынды жасаған Д.И.Менделеев  болды. Ол химиялық элементтің көрсеткіші – күрделі дененің ыдырауын көрсететін тәжірибе емес, керісінше, берілген элементтің атом ядросының зарядымен анықталатын  периодтық жүйедегі орыны екендігін  дәлелдеді. ХХ ғасырда физика кез келген элеметтің атомының күрделі құрылымын ажыратуға көмектесті. Атом – оң зарядталған ядро мен теріс зарядталған электрондық қабықтан түратын біртұтас кванттық-механиалық жүйе, элементтің реакцияға қабілеттілігі электрондар санына байланысты. Химиялық көзқарас бойынша, ең төменгі атомдық салмақтағы және сыртқы электрондық деңгейінде 6-7 электрондары бар бейметалдар ең белсенділер болып шықты, олар жетпейтін электрондарды қосып алу арқылы өздерінің электрондық қабығын толықтырып құруға тырысады. Сол сияқты атомдық масалары үлкен және сыртқы электрон қабығында 1-2 электрондары бар металдар да белсенді, өйткені олар артық 1-2 электрондардың беруге тырысады. Осыған байланысты химияда валенттілік ұғымы – атомдардың химиялық байланыс түзуге қабілеттілігі қалыптасқан. 

     Химиялық  қосылыстар құрылымы 

     Валенттілік туралы түсінік – А.М.Бутлеровтың  химиялық құрылым теориясының негізгі  бөлігін құрады. Бұның өзі –химиялық  байланыстардың молекула құрылымындағы  атомдардың өзара әсерімен байланысты болатын энергетикалық бай эквиваленттілігін анықтайды. Осыған байланысты валенттілік-химиктер үшін органикалық заттарды синтездеу тәжірибесінде негізгі басшылық ететін құрал болды. А.М.Бутлеровтың химиялық құрылыс теориясы дайын заттардың химиялық құрамын зерттеумен айналысатын аналитикалық химиядан – жаңа заттар алуға болатын синтездеу химиясына айналуға мүмкіндік берді.

     Бұл теория химиялық элементтердің валенттілігін  атомға қатысты байланысу бірліктерінің  саны ретінде көрнекті түрде көрсетіп берді:

     - С - ; N; - О - ; Н – . Әр түрлі химиялық элементтердің атомдарын байланысу бірліктері арқылы топтап, кез келген химиялық қосылыстың құрылымдық формуласын жасауға болады.

     Ал  бұның өзі – химик кез келген химиялық қосылыстың (белгілі және белгісіз) жобасын жасай алатындығын немесе белгісіз қосылысты болжамдауға мүмкіндігі бар екендігін көрсетеді.

     Осының  нәтижесінде химиктерде тек қана энтузиазм ғана емес, органикалық  синтез саласындағы тәжірибелердің оңды нәтиже беретіндігіне деген  сенім пайда болды.

     «Органикалық синтез термині» ХІХ ғасырдың 60-80 жылдарында пайда болды. Бұл уақыт химияда органикалық синтез теориясының жоғарғы сатыға көтерілген уақыты болды. ХІХ ғасырдың екінші жартысында қайтадан синтезделген органикалық қосылыстар саны жарты миллионнан мөлшермен 2 миллионға дейін көбейді.

     Бірақ құрылымдық химия тек қана зат  молекулалары туралы мәліметтермен  ғана шектелген, ал бұл мәліметтер заттардың  айналу процесін басқару үшін жеткілікті емес. Органикалық синтез реакциясының көпшілігінің өнім шығару дәрежесі төмен, көп қалдықтар мен ілеспе өнімдер шығаратындықтан, өндірісте қолдануға келмейді. Оның үстіне ондай синтез шикізат көзі ретінде сирек кездесетін белсенді реагенттер мен ауыл шаруашылығы өнімдерін қажет етеді, ал бұл экономикалық жағынан өте тиімсіз.

     Бірақ бұл жағдай құрылымдық химияның рөлін  төмендете алмайды, өйткені оның үлкен жетістіктері көп: жоғары механикалық  беріктігі бар, температураға төзімді  және ұзақ уақытқа пайдалануға болатын  материалдар алу ұшін кристалдар синтезінің жолдарын қарастыруда. 

     Химиялық  процестер ілімінің мәселелері 

     Химия дамуының жаңа деңгейіне қазіргі  кезде химияға да, физикаға да бірдей қатысы бар химиялық процестер туралы ілім көтерілді. Бұл ілімнің негізін  қалаушылардың бірі – Нобель силығының  лауреаты Н.Н.Семенов. Ол 1965 жылы өзінің Нобельдік лекциясында химия ғылымының күрделі екендігін көрсететін, химияның физикадан айырмашылығын анықтайтын химиялық процесс құбылысы екендігін айтты. Химиялық процесс электрон, протон, атом, молекула сияқты қарапайым физикалық түсініктерден тірі жүйеге көтерілудің алғашқы баспалдағы болып табылады. Өйткені, тірі организмнің кез келген клеткасы, шын мәнінде өзіндік бір күрделі реактордың рөлін атқарады. Бұл – физикалық объектілероден биологиялық объектілерге өтудің көпірі тәрізді.

     Көптеген химиялық реакциялар стихиялы түрде өтеді. Оларды бақылауға алу мүмкін емес: кейде оларды жүргізу мүмкін емес, ал кейде тоқтату қиын (жану мен жарылыс), ал үшінші бір жағдайда қажетті арнаға бұру мүмкін болмайды, себебі олар өз бетімен бірнеше күтпеген бөлімдерге бөлініп кетеді. Ең жарты түрде химиялық процестерді басқарудың әдістерін термодинамикалық және кинетикалық деп бөлуге болады, ал соңғыларының арасында басты рольді катализдік әдістемелер атқарады.

     Химиялық  термодинамикалық химиялық процестер  туралы ілім де жеке бағыт болып бөлінуі – 1884 жылы голланд химигі Вант-Гофтың «Химиялық динамика бойынша очерктер» атты еңбегінің шығуымен байланысты болды. Бұл еңбекте химиялық реакциялардың жүру бағытының температура өзгерісі мен реакцияның жылу әффектісіне тәуелділігін анықтайтын заңдар негізделген. Сол кезде М.Шательс өзінің «жылжымалы теңсіздік принципін» ұсынды. Реакцияны басқарудың негізгі рычагы ары (иінтіректері) температура, қысым, реакцияға түсетін заттардың концентрациясы.

     Әрбір химиялық реакция жалпы алғанда қайтымды деп есептеледі, бірақ тәжірибе көрсеткендей, реагенттердің табиғаты мен процестін жүру жағдайына байланысты реакция тепе-теңдігі бір жаққа қарай ауысып отырады. Ерекше басқаруды қажет етпейтін реакциялар бар: қышқылдық – негіздік реакциялар (нейтралдау), ал көптеген реакциялардың тепе-теңдігі бастапқы заттарға қарай, солға ауытқитын реакциялар да бар. Оларды жүргізу үшін ерекше термодинамикалық иінтірек (рычаг) қажет. Химиялық реакциялардың жүруіне әсерін тигізетін құрылымдық-кинетикалық факторларға:

  1. бастапқы реагенттердің құрылымы;
  2. олардың концентрациясы;
  3. реакторлардағы катализаторлар мен басқа үстеме қоспалардың болуы;
  4. реагенттерді араластыру тәсілі;
  5. реактордың материалдары мен жобасы жатады.

     Реакторлық  жүйені зерттеу мәселесі өте күрделі. Өйткені, тек қана екі ғана реагенттің химиялық байланысын емес, үшінші, тіпті одан да көп «денелердің» химиялық байланысын қарастыруға тура келеді. Химиялық реакциялар тек қана бастапқы реагенттердің ғана қарапайым әсерлесуі емес, реагенттер реакторлар қабырғаларымен де әрекеттеседі, олар кейде реакцияларды жылдамдатып, кейде, керісінше баяулатуы мүмкін.

     Катализ химияда нағыз кереметтерді жасайды. Мысалы аммиак синтезін алайық: N2+3H2 Û2NH3. 1913 жылға дейін оны жүргізу мүлдем мүмкін емес болды. Бұл реакцияны катализатор табылғаннан кейін жоғары температура мен қысым жағдайында жүргізудің мүмкіндігі туды. Бірақ технологиялық тұрғыдан бұл реакция өткен қиын да қауіпті болды. Ал қазіргі уақытта оны қалыпты қысым мен бөлме температурасы жағдайында жүргізуге болатын мүмкіндік ашылды. Бұған металды органикалық катализаторларды пайдалану арқылы қол жетті.

     Катализаторларды  қолдану химия өнеркәсібінде  түбірімен өзгеріс жасады. Олардың  арқасында органикалық синтез үшін шикізат ретінде бұрын «өлі зат» ретінде есептеліп келген парафиндер мен циклопарафиндерді пайдалану мүмкіндігі туды. Катализ маргарин тағы басқа тамақ өнімдері мен өсімдіктерді қорғауға арналған заттарды алуда негіз болып саналады.

     Негізгі химияның өндірісі (бейорганикалық қышқылдар, негіздер, тұздар алу) және «ауыр органикалық синтез, жанар-жағармай алу катализге негізделген. Химияның 60-80% катализдік процеске тәуелді.

     Бірақ катализдің өзі табиғаттың жасырын  жұмбағы ретінде қала берді, химия  мен физикада ол туралы әр түрлі  теориялар бар.

     Қазіргі кезде катализдің мәні туралы кейбір қорытындылар жасуаға болады:

     1) Реакцияға түсетін заттар катализатормен  әрекеттеседі:

     

     Әрекеттесудің нәтижесінде химиялық байланыстар  әлсірейді.

     

     Егер  реакцияға катализатор қолданылмаса, әрекеттесетін заттардың молекулаларының белсенділігі реакторға сырттан энергия енгізу арқылы жүзеге асады.

     2) Жалпы жағдайда кез келген  катализдік реакцияны әлсіреген  химиялық байланыстардың таралуы  жүретін аралық комплекс ретінде  қарастыруға болады:

     

     3) Көпшілік жағдайда катализатор  есебінде әлсіреген химиялық  байланыстары бар, тіпті бос  валенттіліктері бар аралас құрамды  қосылыстар – бертоллидті қосылыстар  қолданылады. Олардың молекулалары  әр түрлі энергетикалық байланыста болады, кейде бетінде бос атомдар кездеседі.

     4) Реалигиттердің катализатормен  әрекеттесуінің нәтижесі болып  реакцияның берілген бағытта  жүруі қарастырылады. Сонымен  бірге, катализатор бетінде реакцияға  түсетін молекулалар санының  көбеюі арқылы реакция жылдамдығы артады.

     Қазіргі кезде химия үшін биологиялық  принциптерді қолдану маңызды мәселе болып саналады дегенбіз.

     60-шы  жылдары реакция барысында кәдімгі  катализаторлардың жұмыс белсенділігі  төмендегі, жарамсыз болып қалуына  байланысты, оларды өздігінен жетілдіру жағдайы ашылды. «Өздігінен ұйымдасу» деген түсінік – динамикалық жүйелердің жоғары дәрежеде күрделеніп, жүйелі тәртіпке енуімен сипатталатынын еске түсіруіміз керек.

     Өздігінен ұйымдасудың нәтижесінде катализаторлардың  белсенділігінің артуы бірнеше сатыдан өтті.

     1) Дүниенің химиялық эволюциясының  алғашқы кездерінде катализ мүлдем  болмады. Жоғары температура (50000С-тан жоғары), жоғары электр разрядтары мен радиация жағдайы бір жағынан, екінші жағынан энергетикалық кедергілер әсерін тигізеді.

     2) Катализдің алғашқы пайда болшуы  жағдайдың жұмсартылып, алғашқы  қатты денелердің шығуымен байланысты  болды.

     3) Катализатордың рөлі физикалық  жағдайлар жердегі жағдайларға  жақындаған кезде өсті. Бірақ  катализдің жалпы маңызы күрделі  органикалық молекулалар пайда болғанша аса жоғары болмады.

  1. Химиялық жүйелер дамуындағы катализдің рөлі органикалық және бейорганикалық қосылыстардың сандық минимумына жеткеннен кейін фантастикалық жылдамдықпен өсті.

     1964 жылы МГУ профессоры А.П. Руденко  ұсынған элементарлық анық катализдік жүйелердің өздігінен даму теориясы химиялық эволюция мен биогенездің жалпы теориясы болып есептеледі.

     Бұл теория бойынша, химиялық эволюция катализдік жүйелердің өздігінен дамуын білдіреді, сондықтан, эволюция жасаушы зат  болып – катализатор саналады. Реакция барысында ең жоғары белсенді катализдік орталықтардың табиғи сұрыпталуы басталады. Катализдік жүйелердің өздігінен дамуы, өзіндік ұйымдасуы, өз бетінше күрделенуі тасымалданатын энергияның үздіксіз ағыны арқылы жүзеге асады.

     Анализ  катализдік жүйелердің өздігінен даму теориясының тәжірибелік нәтижесі – реакция жағдайлары өзгеріп  тұратын технология.

     Бүгінгі күнде жаңа химияны жасау мен  дамытудың болашағы айқын – оның негізінде аз қалдық бөлетін немесе қалдықсыз, энергия үнемдеуші өндірістік технология дамиды.