Древняя квазихимия, алхимия, протохимия, классическая химия и современная химия как этапы развития науки

Лекция 2.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ

ХИМИЧЕСКОЙ НАУКИ

ПЛАН

2.1. Древняя квазихимия, алхимия, протохимия, классическая химия и современная химия как этапы развития науки

2.2. Дифференциация химии и возникновение новых направлений. Возникновение дисциплин на стыке наук.

Древняя квазихимия, алхимия, протохимия, классическая химия и современная химия как этапы развития науки

Процесс зарождения и формирования химии как науки был длительным во времени, сложным и противоречивым по содержанию. Истоки химических знаний лежат в глубокой древности. В их основе лежит потребность человека получить необходимые вещества для своей жизнедеятельности. Для этого нужно было научиться производить из одних веществ другие, с заданными свойствами, то есть осуществлять их качественные превращения.

История химии показывает, что ее развитие происходило неравномерно: периоды накопления и систематизации данных эмпирических опытов и наблюдений сменялись периодами открытия и бурного обсуждения фундаментальных законов и теорий. Последовательное чередование таких периодов позволяет разделить историю химической науки на несколько этапов.

Древняя квазихимия представлена совокупностью навыков и умений, позволявших получать краски и выплавлять металлы (золото, бронзу, железо). В теоретическом отношении ее вершиной были представления древних атомистов Левкиппа и Демокрита (5–4 вв. до н.э.). Зачатки химического знания обнаруживаются у всех античных натурфилософов, в частности, у Анаксагора и Эмпедокла, а также у Аристотеля, гения античной философии.

Алхимия (IV–XVI вв.) представляла собой поиск чудодейственных средств, «философского камня», для получения благородных металлов (золота и серебра), а также эликсира долголетия. Кроме того, в алхимический период почти во всех культурах практиковалось «превращение» неблагородных металлов в золото или серебро, но все эти «превращения» у каждого народа осуществлялись самыми разными способами. В течение алхимического периода были получены сведения о многих процессах и открыты различные методы производства продуктов, пользовавшихся большим спросом.

Важнейшей проблемой алхимии считался поиск философского камня. Но в тщетной погоне за ним алхимиков углублялись и расширялись их знания о химических процессах. В это время греко-египетские алхимики улучшили процесс очистки золота путем купеляции (нагревая богатую золотом руду со свинцом и селитрой). Было также широко распространено выделение серебра путем сплавления руды со свинцом. Получила развитие и металлургия обыкновенных металлов. Ртуть широко применялась для извлечения золота и серебра, был известен и сам процесс получения ртути.

Протохимия (XVII–XVIII вв.) – это канун научной химии. Ее виднейшие представители, в частности, голландец Ян Баптист ван Гельмонт (1579–1644), англичанин Роберт Бойль (1627–1691) и француз Антуан Лоран Лавуазье (1743–1794) – ниспровергатель учения о флогистоне, основатель термохимии и инициатор разработки новой химической номенклатуры, подготовили почву для научной химии. Что касается Лавуазье, то многие исследователи именно от него, а не от Дальтона, отсчитывают эру научной химии. Мы склонны согласиться с такой оценкой применительно к термохимии. Если же рассуждать об общей химии, то Лавуазье нечего противопоставить химической атомистике Дальтона.

Характерная особенность творчества протохимиков состояла в отделении химического знания от философского. Разрушение синкретического единства химического знания с философией позволило химии приобрести самостоятельный статус. Химики перестали быть философами, а философы химиками. Впрочем, осознание этого факта растянулось на многие десятилетия. Но, в конечном счете, именно оно привело к созданию философии химии, не отождествляемой ни с философией, ни с химией.

В наши намерения не входит анализ различных донаучных химических теорий. Отметим лишь их характерные особенности. Как правило, они содержат короткие цепи доказательств, которые некритически сочленяются друг с другом. Используемые концепты рано или поздно приходят в противоречие с экспериментальными данными. Порой эти концепты довольно экзотичны. Они становятся понятными лишь в свете более развитых концептов. Довольно показательна в этом отношении теория флогистона, выдвинутая Г. Шталем. После разработки Лавуазье кислородной теории горения стало очевидно, что концепт «флогистон» в смутной форме выражает именно ее содержание. Наука не терпит неясных, расплывчатых концептов, например, концептов флогистона, жизненной силы, потусторонних миров. В конечном счете, она освобождается от них.

Классическая химия атомно-молекулярное учение, развиваемое в рамках механистичной картины мира. На протяжении всего этого времени оно сосуществовало с термодинамическими, а также электрохимическими представлениями. Этот период начинается с опубликования Дж. Дальтоном в 1808 г «Новой системы химической философии».

Укажем основные положения химической атомистики Дальтона.

1. Химические элементы состоят из мельчайших частиц, называемых атомами.

2. Все атомы данного элемента идентичны друг другу

3. Атомы различных элементов различаются по их относительным весам.

4. Атомы элементов могут объединяться, образуя соединения.

5. Закон кратных отношений: если два вещества образуют друг с другом более одного соединения, то массы одного вещества, приходящиеся на одну и ту же массу другого вещества, относятся как целые числа, обычно небольшие.

6. В процессе химических реакций атомы не могут быть созданы, разделены на части или разрушены; химическая реакция выступает как новая комбинация атомов.

Главная заслуга Дальтона не в обнародовании нескольких атомных весов, а в идее теоретического обоснования химии. Когда химики начали работать на основе атомного учения Дальтона, они расширили область своих высказываний не только на протокольные записи, но также на гипотезы и законы.

Теория Дальтона была не динамической, а феноменологической. Феноменологические теории позволяют, по определению, ответить лишь на вопрос «как происходят явления?». Динамические теории появятся в химии лишь после развития теории электромагнитных сил.

Современный период длится с 60-х годов XIX века до наших дней.

История химии свидетельствует, что до середины XIX в. ее развитие происходило беспорядочно и хаотически. Химики открывали новые химические элементы, описывали их свойства, способность вступать в различные реакции и накопили огромный эмпирический материал, который необходимо было привести в определенную систему. Логическим завершением всего процесса возникновения и развития химии стал первый международный химический конгресс, который состоялся в сентябре 1860 г. в немецком городе Карлсруэ. На нем были сформулированы и приняты основополагающие принципы, теории и законы химии, которые не вызывали никаких сомнений у участников. Тем самым химия заявила о себе как о самостоятельной науке.

Однако гораздо большее значение имели научные результаты и последствия конгресса. К 60-м годам прошлого столетия в химии еще сохранилась путаница с атомными и молекулярными весами, разногласия по поводу относительных атомных весов, приписываемых атомам различных элементов привели к разногласиям в отношении числа атомов отдельных элементов входящих в данную молекулу.

Это наиболее плодотворный период развития химии, так как в течение немногим более 100 лет были разработаны периодическая классификация элементов, теория валентности, теория ароматических соединений и стереохимия, теория электролитической диссоциации Аррениуса, электронная теория материи и т.д. Вместе с тем в этот период значительно расширился диапазон химических исследований.