Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Проблема предмета химии

В настоящее время проблема предмета химии вызывает дискуссии среди представителей науки и философии. Предмет химии, как и предмет любой другой науки, формируется в ходе практической деятельности человека. Одной из современных тенденций является сведение химического знания к физике и математике. Границы между физикой и химией относительны, подвижны, неопределенны, что, однако, не означает отсутствия у химии собственного предмета.

Предметы химии и физики можно разграничить исходя из способов познания, подходов к определению вещества, специфики классификации научных понятий.

Одним из центральных понятий химии является вещество.
Но, выделив вещество в качестве предмета химии, мы сталкиваемся с тем, что вещество изучает и физика. При этом химия и физика, познавая вещество, ставят разные приоритеты. Физику интересуют общие свойства вещества, химию – индивидуальные и особенные. Так, физику вещество интересует с точки зрения его внутреннего строения. На основании знания внутреннего строения вещества физика выстраивает предельно общие теории – квантовую механику, квантовую теорию поля. Физика также рассматривает свойства макроскопического вещества – теплоемкость, магнетизм, магнитную восприимчивость.

Химию интересуют в большей степени не свойства веществ сами по себе, а комплексы свойств (физические, химические, физико-хими­че­ские, экологические), характеризующие химический элемент или химическое соединение. Химия акцентирует внимание на индивидуальных свойствах вещества, индивидуальных химических реакциях, являющихся предметом изучения химической кинетики.

Химия и физика по-разному схематизируют и идеализируют вещество. Для физики характерны глубокие абстракции и идеализации. Химия стремится к более «мягким» идеализациям и схематизациям. Химические идеализации удерживают множество свойств, из которых выделяется одно, служащее базисом идеализации, ее идентификатором.
По этому свойству такая идеализация отличается от других. Химические идеализации всегда открыты для уточнения, для коррекции.

Центральной идеализацией химии является химический элемент.

Химические идеализации удерживают целый спектр наблюдаемых характеристик вещества, от физических идеализаций они отличаются меньшей радикальностью, большей индивидуальностью. Для наглядности приведем пример химической идеализации из раздела «Философские проблемы химии» учебника «Современные философские проблемы естественных, технических и социально-гуманитарных наук»^[55].

Обычной химической идеализацией является кислота. Кислотой называ­ют вещество, обладающее кислым вкусом (англ. acid происходит от лат. acidus – «кислый»), разрушающее такие металлы, как цинк и железо, но не действующее на медь и драгоценные металлы, нейтрализующее основания (щелочи). По предложению А.Л. Лавуазье, теоретической ха­рактеристикой кислоты служило содержание в веществе кислорода. По мере развития химии водных растворов становилось, однако, ясным, что более характерной составной частью кислот является водород.
Так, напри­мер, в конце XVIII в. К.Л. Бертолле показал, что соляная кис­лота не содержит кислорода и что ей отвечает формула HCL. Через сто лет С. Аррениус обобщил эти идеи, предположив, что водные растворы кислот содержат ионы водорода. В дальнейшем Й. Брёнстед определил кислоту как вещество, являющееся донором протона в реакциях с основаниями. Между тем эксперименты в неводных растворителях и даже многие реакции в водных системах требовали дальней­ших обобщений. Одно из таких обобщений было выдвинуто Г. Льюисом, который определил кислоту как вещество, способное адаптировать пару электронов с образованием ковалентной связи.

Понятия основания в теориях Льюиса и Брёнстеда совпадают. Одна­ко понятие кислоты в теории Льюиса значительно шире. К кислотам, по Льюису, относится, например, протон, поскольку эта частица легко при­соединяет пару электронов. Протонные кислоты рассматриваются Льюисом как продукты нейтрализации протона основаниями. Напри­мер, по Льюису, соляная кислота представляет собой продукт нейтрали­зации протона Н⁺основанием Сl^–.

Не менее важная химическая идеализация – металлы. Это ковкие и тягучие вещества, отличающиеся специфическим металлическим блес­ком, способные хорошо проводить электричество и тепло.

С металлами работали еще алхимики. В алхимии появилось обобще­ние о невозможности получить металл из неметалла. В теории флогисто­на (первая половина XVIII в.) металл представлялся как сложное вещест­во, состоящее из окалины и носителя горючести и металличности – флогистона. Кислородная теория Лавуазье перевернула эти представле­ния: металлом стали называть простое вещество, а окалина стала тракто­ваться как химическое соединение, состоящее из металла и кислорода. Однако осталась проблема, какие металлы действительно простые вещества, а какие – химические соединения. Дело в том, что ряд веществ, известных как металлы и отвечающих вышеупомянутым признакам (ков­кость, тягучесть и т. д.), реально являются химическими соединениями (например, железный колчедан – в современных обозначениях FeS₂). Эта проблема решалась по мере классификации химических элементов. Сей­час металлы отделяют от неметаллов по электронному строению их ато­мов. Важным отличительным признаком металлов служит высокое коор­динационное число, которым они обладают в кристаллическом и жидком состоянии.

Следующее основание для разграничения химического и физического знания – это специфика классификаций. Химия стремится к естественным классификациям. В основе таких классификаций лежит понятие естественного вида. Естественными видами в химии являются индивидуальные вещества: вода, соляная кислота и т. д. Данные понятия не поддаются строгим теоретическим определениям, устанавливаются через совокупность признаков, открытых уточнению и изменению. Идеализации, используемые в физике (материальная точка, твердое тело и т. д.) не являются естественными видами. Это искусственные построения.

Таким образом, предмет химии не сводим к предмету физики, как в силу междисциплинарного характера квантовой физики, так и исходя из способов познания, подходов к определению вещества, специфики классификации научных понятий применяемых в этих науках. Также следует учитывать тот факт, что химия внутренне неоднородна. Неорганическая химия, органическая химия, аналитическая химия, химическая кинетика, радиационная химия, нефтехимия, химия плазмы – все это различные химические науки несводимые друг к другу.

Развитие современной химии обнаруживает две тенденции. Первая тенденция – это физикализация химии – внедрение в химическую науку физических идей и методов, подведение под химию теоретико-физи­че­ского фундамента. Вторая тенденция обнаруживается в эволюции концептуальных систем химии. Это тенденция к формированию системных понятий, раскрывающих предмет этой науки – вещество (понятий «состав», «свойство» и т. д.).

Указанные две тенденции могут рассматриваться как независимые: физикализация хи­мии не предполагает обязательного развития системных представлений этой науки, и, наоборот, развитие системных представлений, вообще го­воря, может быть не связано с физикализацией. Более того, эти тенден­ции могут рассматриваться как альтернативные. Благодаря развитию си­стемных представлений химия как бы «убегает» от физикализации: на каждый новый шаг на пути физикализации химии химики реагируют но­выми системными химическими идеями, еще не оформленными в физи­ческих понятиях и не имеющими твердой физической основы.

Доктор философских наук А.А. Печенкин сопоставляет указанные две тенденции с декартовской прямоугольной системой координат^[61]: физикализация химии, по словам ученого, может быть представлена как ось абсцисс, а эволюция концептуальных си­стем – как ось ординат. В этой «системе координат», пишет А.А. Печенкин, помещается исто­рия современной химии или, по крайней мере, ее значительные фраг­менты.
Это значит, что исторические события могут быть описаны по своим «проекциям» на «оси координат» – на физикализацию химии и на развитие ее системных представлений. Иными словами, многие шаги химической мысли могут быть представлены в виде шагов по оси «физикализации» и/или по оси «развитие системных представлений». Предлагаемая А.А. Печенкиным схема развития химии, по словам самого автора, расходится с «одномерны­ми», «линейными» трактовками истории этой науки, встречающимися в отечественной литературе, и показывает многомерность развития химического знания.

Современная химическая теория представлена четырьмя концептуальными системами и соответствующими им уровнями в познании химических веществ.

Первый концептуальный уровень связан с исследованием различных свойств и превращений веществ в зависимости от химического состава, определяемого их элементами.

Второй концептуальный уровень познания связан с исследованием способа взаимодействия элементов в составе веществ и их соединений.

Третий уровень познания представляет собой исследование внутренних механизмов и условий протекания химических процессов.

Четвертый концептуальный уровень связан с более глубоким изучением природы реагентов, участвующих в химических реакциях, а также применением катализаторов, значительно увеличивающих скорость их протекания. На этом уровне изучаются явления самоорганизации реакционной системы.