Кафедра философии и истории науки
|
Скачать 1.92 Mb.
|
2. Далее, всякое соединение имеет определенный объем. Объемная характеристика химического вещества в газовой фазе является характерной величиной в связи с тем, что в одинаковых объемах различных газов при равных температурах и давлениях содержится равное количество молекул. Это свойство обусловило эффективность применения объемного метода в газовой (пневматической) химии и соответствующее взаимодействие химии и физики в данной области. Химические соединения, рассматриваемые на уровне атома и молекулы, имеют определенную конфигурацию, что обусловливает образование определенных кристаллических форм, исследование которых представляет также предмет физических и химических исследований. 3. Химическое соединение может при растворении диссоциировать на заряженные частицы — ионы; в химических процессах могут происходить окислительно-восстановительные взаимодействия с переносом электрона. Указанные свойства необходимо приводят к физико-химическим электрохимическим исследованиям. 4. Химическое соединение имеет энергетические характеристики, которые изменяются в процессах химических превращений, причем эти превращения осуществляются в системах многих частиц. Эти свойства необходимо приводят к взаимодействию химии и физики в области термохимии и термодинамики. 5. Химические атомно-молекулярные превращения осуществляются во времени и отсюда обусловленность применения в химии понятий “время” и “кинетический подход”, сформированных в физике. 6. Особенно широкая объект-предметная область интеграции и синтеза химического и физического знаний представлена явлениями взаимодействия вещества и электромагнитных полей. Так, если разбить электромагнитные волны на диапазоны по мере возрастания их энергии — радиоволновый диапазон, диапазон сверхвысоких частот, ИК-волны, видимый свет, УФ-свет, рентгеновское излучение и γ-кванты, то мы будем иметь для каждого диапазона характерные формы взаимодействия электромагнитных волн с веществом. Например, энергия электромагнитных колебаний радиоволнового диапазона соответствует энергиям перехода между квантовыми спиновыми состояниями ядерных спин-систем в магнитных полях. Поскольку квантовое состояние спин-системы зависит не только от внешнего поля, но и от внутреннего окружения, метод ядерного магнитного резонанса стал одним из центральных в современной химии. В свою очередь энергетический диапазон сверхвысоких частот соответствует энергиям квантовых переходов электронных спин-систем в магнитных полях той же напряженности (порядка тысяч эрстед). Поскольку некоторые химические соединения являются парамагнитными (ионы переходных металлов, стабильные радикалы), а также во многих химических реакциях образуются парамагнитные частицы (свободные радикалы), метод электронного парамагнитного резонанса также вошел в инструментарий многих разделов химии. 7. Процессы перераспределения энергии в ходе химических реакций вызывают изменения квантовых орбитальных и спиновых состояний электронов и ядер, что приводит к явлениям эмиссии электромагнитного излучения, называемым в зависимости от природы явления хемилюминисценцией, химической поляризацией электронов ядер. Кроме того, имеют место эффекты влияния внешних магнитных полей на механизм и скорость протекания химических реакций, что взаимосвязано с ориентацией спинов электронов или ядер частиц — агентов химического процесса (см. раздел «Спиновая химия»). 8. Электромагнитные ИК-волны по энергии соответствуют энергиям межатомных колебаний, обусловленных упругостью валентных химических связей. Поскольку конкретная резонансная частота зависит от природы химической связи, природы взаимосвязанных атомов, их окружения и т.п., метод ИК-спектроскопии стал одним из эффективных инструментов химии. То же самое можно сказать об электромагнитных волнах видимого и УФ-диапазона, энергия которых соответствует энергиям квантовых переходов электронов. Такие эффекты реализуются как при создании соответствующих методов исследования (на основе видимой и УФ-спектроскопии), так и при инициировании химических реакций посредством перевода электронов в возбужденное состояние (фотохимия). 9. Энергия электромагнитных волн в диапазонах УФ-, УФ-рентгеновского излучений и γ-квантов превышает энергию химических связей, поэтому воздействие таких волн на вещество приводит к неспецифическому образованию многих продуктов с участием таких промежуточных высокоактивных агентов, как ионы и свободные радикалы. Аналогичное воздействие оказывают и облучения элементарными частицами (электронами, нейтронами и т.д.), поэтому, несмотря на различие по природе между электромагнитным излучением (УФ-, рентгеновским, γ-квантами) и частицами (электронами, нейтронами, ионизированными атомами гелия и т.д.), область исследований, предметом которой является взаимодействие перечисленных материальных факторов с химическими системами, дисциплинарно выделяется под названием “радиационная химия”. Таким образом, если принять во внимание только систему физико-химических взаимодействий в области материальных взаимодействий “химическое вещество (и химический процесс) — электромагнитные излучения и магнитные поля”, то мы имеем громадную объект-предметную область взаимодействий физического и химического знаний во всех разновидностях и формах (по объекту, по предмету, по методу и т.д.). Становление знаний об атомно-молекулярной организации живой природы Учение о биокатализе (ферментативном катализе) — важнейший пограничный раздел современной биологии, в сфере которого изучается жизнь на субклеточном (молекулярном) уровне. Истоки этой традиции восходят к Я.Берцелиусу. После открытия в 20—30-е гг. XIX в. явления ускорения химических реакций в присутствии некоторых добавок, в основном соединений платины и других металлов, Берцелиус заметил аналогию между своеобразным контактным действием платины и таким же своеобразным действием ферментов. Он писал: «Мы убедились на опыте, что превращение сахара в углекислоту и спирт, которое совершается при брожении под влиянием нерастворимого тела, известного под названием “фермент”, не может быть объяснено действием, подобным двойному разложению между сахаром и ферментом. Но при сравнении с известными в неорганической природе отношениями оно ни с одним из них не обнаруживает такого большого сходства, как с разложением перекиси водорода под влиянием платины, серебра и фибрина. Является естественным предположить для фермента аналогичное действие» (см.: [Соловьев, Куриной, 1980, с. 189—190]). Таким образом, с именем Я. Берцелиуса связано не только зарождение основных представлений о катализе вообще, но и начало установления одной из важных предметных взаимосвязей химии и биологии — взаимосвязи, объект-предметные области которой были раскрыты в конце XIX — первой половине ХХ в. При рассмотрении вопроса взаимодействия химии, физики и биологии в связи с этим следует остановиться на анализе историко-логического процесса становления научных знаний о веществах белковой природы. Такой материал нужно рассматривать в качестве дополнительного к рассмотренному выше процессу взаимодействия наук в области энзимологии. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НАУК В ПОЗНАНИИ СИСТЕМНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПРИРОДЫ: ИСТОКИ И СТАТУС ТЕРМОДИНАМИКИ Так, хорошо известно, что, используя калориметр при исследовании тепловых явлений, сопровождающих разнообразные химические превращения, А.Лавуазье пришел к формулировке закона сохранения энергии для “систем тел при изменении их состояния”. В развитие этого направления в 1840 г. Г.И.Гесс сформулировал закон постоянства сумм тепла, который в 1847 г. был назван Г.Гельмгольцем выражением закона сохранения энергии применительно к химическим процессам (см.: [Соловьев, 1962]). Упрощая ситуацию становления первого начала термодинамики — закона сохранения энергии в его всеобщей формулировке, данной Г.Гельмгольцем, можно сказать, что в его основание химики внесли свою “одну треть”, так же как биологи в лице Р.Майера и физики в лице Дж. Джоуля. Хотя предметная область химии, биологии и физики не охватывает всех естественных процессов, экспериментальные результаты и теоретические обобщения, сделанные в этих областях знания, позволили с достаточными основаниями сформулировать закон сохранения энергии. Таким образом, в историко-логическом процессе зарождения первого начала термодинамики мы не можем отметить доминирования физики. Более того, в тот период идейная атмосфера в сфере химического знания была, пожалуй, ближе, чем в физике, к восприятию закона сохранения энергии в его всеобщей формулировке. Об этом косвенно свидетельствует любопытный факт. Работа Майера с формулировкой закона сохранения энергии была отвергнута в 1841 г. в физическом журнале И.Х.Поггендорфа (“Annalen der Physik”) и была принята в 1842 г. в химическом журнале Ю.Либиха (“Annalen der Chemie und Pharmacie”). Некоторые авторы считают, что статья Майера соответствовала идейной атмосфере, сложившейся в химии после работ Лавуазье, и идеям самого Либиха (см.: [Тредер, 1977]). Однако надо принять во внимание еще один факт - незадолго до этого оба названных журнала отвергли статью Фридриха Мора «Взгляды на природу теплоты» (“Ansichten uber die Natur Warme”), в которой он на пять лет раньше Майера в 1837 г. сформулировал закон сохранения энергии» [Сабадвари, 1984, с.157-158]. Таким образом, основание первого начала термодинамики — закона сохранения энергии — было найдено в результате взаимодействия физики, химии и биологии. Утверждение в науке второго начала термодинамики было осложнено противоречием выводов, следующих из него, а также детерминистско-механистическим мировоззрением многих ученых середины XIX в. Из второго начала термодинамики, т.е. закона возрастания энтропии, следовало обоснование возможности в природе необратимых процессов, а это входило в противоречие с несомненной естественной обратимостью материальных процессов, обусловленной атомно-молекулярным составом материальных систем. В этой ситуации развития научного знания закономерной была постановка вопроса: если принять, что теплота определяется механическим движением молекул (как компонентов термодинамических систем), которое описывается обратимыми механическими законами, то чем вызывается необратимость в системе таких частиц — молекул? (Как хорошо известно, исторически первая формулировка второго начала принадлежит Р.Клаузиусу — 1850 г., затем она была развита У.Томсоном, Клаузиусом же было введено понятие “энтропия”.) Заслуга Дж. Максвелла и Л.Больцмана заключалась в обосновании необходимости применения для описания систем многих частиц аппарата математической статистики и теории вероятностей. Важно иметь в виду для понимания охарактеризованного выше противоречия, что первое и второе начала термодинамики были сформулированы вне связи с атомно-молекулярным учением. В силу этого обстоятельства и первых успешных применений термодинамических законов (начал) для описания поведения многих материальных систем (в том числе и искусственных — технических) создалось ошибочное представление об альтернативности термодинамики атомно-молекулярному учению. Последнее и привело, как сказано выше, к развитию энергетизма. В смысле обоснованности основных положений термодинамика в обсуждаемый период имела важное преимущество. В отличие от атомистики, базирующейся на логически убедительных, но все же гипотетических моделях, термодинамика с самого начала формировалась как позитивная эмпирическая наука. В ХХ в. зарождается термодинамика неравновесных систем. Наиболее характерными объектами термодинамических исследований этого направления являются открытые химические и биологические системы, что обусловливает взаимосвязь и взаимодействие в области термодинамики неравновесных процессов комплекса физических, химических, биологических, математических и других наук. Показательно, что основополагающие работы Л.Онсагера и И.Р.Пригожина — основоположников термодинамики неравновесных процессов — создавались во многом на основе результатов изучения химических и биологических систем. В этом смысле неслучайно названных ученых по профессиональной направленности относят к физикохимикам. Подводя итоги данного раздела, можем утверждать, что термодинамика и по особенностям историко-логического процесса своего становления, и по своему статусу в системе естествознания - является общенаучной дисциплиной. Первое начало термодинамики получило истоки и обоснования в исследованиях химической, физической и биологической направленности и взаимодействии наук этого цикла. Второе начало термодинамики происходит из физико-технической традиции (его формулировка связана с созданием тепловых машин и открытием цикла Карно, описывающего их работу), но вместе с этим оно получило обоснование в синтетических интердисциплинарных процессах, обусловленных развитием физики, химии и математики (атомно-молекулярное учение, математическая статистика, молекулярно-кинетическая теория). Третье начало термодинамики получило первичные основания в результате исследований пограничных между физикой и химией электрохимических процессов. Наконец, неравновесная термодинамика была основана на базе исследований и анализа проблем открытых химических и биологических систем. Методы термодинамики и ее предметное поле (физические, химические, геологические, биологические системы и их “смешанные” варианты), определяют ее статус общенаучного и феноменологического (как учения об общих явлениях природы) знания. Такой статус аналогичен в чем-то такому “количественно-логическому” разделу знания, как математика, или такому “методологическому” разделу знания, как системный подход и т.п. Отнесение термодинамики к области физического знания следует считать весьма условным, традиционным и не вполне соответствующим предметно-логическим критериям координационной и субординационной классификации научных дисциплин. СЕРДЦЕ ХИМИИ – ОРГАНИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ Органическая химия с главным ее направлением - органическим синтезом, кроме всех прочих замечательных достижений, выпестовали теорию химического строения – уже только это объясняет характерное название данного раздела. Современный химический синтез называют также “молекулярный дизайн”. При этом разделяют два вида молекулярного дизайна: структурно-ориентированный (цель – новая необычная структура) и функционально-ориентированный (цель – заранее заданные свойства) [Органический синтез, 2001, с.367-368]. Не случайно мы видим в истории химии, что теории химического строения формировались главным образом в сфере органической химии. Для точности надо заметить, что органическая химия дает материал не только для теоретической химии в целом, но и привносит большой материал в систему общехимических эмпирических знаний. Это позволяет констатировать, что органический синтез – фундаментальная область знания (т.е. она содержит знания о природе не являющиеся только следствиями каких-либо знаний других наук). «Органическая химия – фундаментальная наука, составляющая теоретический базис любой научной и практической деятельности во всех областях, имеющих дело с органическими соединениями» [Смит, 2001, 320]. Кроме того, органический синтез – это не только система методов химического синтеза, но и метод познания строния химических соединений, а также он есть особый объект, который исследуется с различных точек зрения: исторической, методологической, науковедческой. К ЧЕМУ ПРИШЛА СОВРЕМЕННАЯ ХИМИЯ И КАКИЕ НАДЕЖДЫ ОНА ВСЕЛЯЕТ Современная химия в научной (лабораторной) части становится все более и более технологичной, а современная промышленная технология все более и более научной. Понятия «высокие технологии», «тонкие технологии», «нанотехнологии» - выражают эту тенденцию. Первая особенность современной химии – мультидисциплинарность естественнонаучных исследований и технологических решений на их основе. В интердисциплинарных сферах с активным участием химии разрабатываются и внедряются энерго- и ресурсосберегающие технологии, элементная база компьютерной техники, проводятся химические синтезы и реализуются технологические процессы с комбинацией этапов химических, биохимических ферментативных и микробиологических трансформаций вещества. Вторая особенность – современная химия все более и более расширяет предметную область в зону гетерогенных поверхностных и дисперсных систем (нанохимия и нанотехнологии). Третья особенность – это резкое расширение области исследований и разработок молекулярных систем, стабильность и конфигурации которых определяется не ковалентными, а межмолекулярными связями (супрамолекулярная химия). Я благодарен аспирантам и соискателям Казанского государственного технологического университета, Казанского государственного университета и Института органической и физической химии КНЦ РАН, которые были благодарными слушателями моего курса лекций «История и философия химии» и оказали помощь при подборе материалов к нижеследующим разделам по новейшей истории химии. |
Похожие:
 |
Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских... Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» для аспирантов и... |
|
Практикум (Тексты для самостоятельного изучения) Казань Сказываются слабое знание современного состояния западноевропейской социальной философии и философии истории, ограниченный доступ... |
|
Программа специальности 080801 «Прикладная информатика» Кафедра Гуманитарных... Сущность, формы, функции исторического знания. Методы и источники изучения истории. Понятие и классификация исторического источника.... |
|
Учебно-методический комплекс проблемные вопросы отечественной истории... Тологический и гносеологический аспекты анализа исторического процесса. Проблематика философии истории – логика развития общественного... |
|
Институт Философии Кафедра музейного дела и охраны памятников Потапова Екатерина Андреевна Краеведческий музей как коммуникативная система. На примере Челябинского краеведческого музея |
|
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное... Факультет философии, отделение востоковедения Кафедра цивилизационного развития Востока |
 |
Вгбоу во «Алтайский государственный университет» Кафедра политической истории, национальных и государственно-конфессиональных отношений |
|
История средневековой философии пер с англ Кроме того, значительно расширено изло- жение исламской и иудейской средневековой философии |
|
Дауншифтинг как мировоззренческая проблема нравственной философии Объектом предпринимаемого исследования являются современные мировоззренческие тенденции в контексте нравственной философии |
|
Кафедра философии и политологии Культура и природа. Культура и общество. Культура и глобальные проблемы современности. Культура и личность. Различные специальности... |
|
Образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский... I. Вещь в горизонте философского вытеснения Глава II. Апология вещественного Альтернативные подходы к вещи в философии |
|
Кафедра философии и юридической психологии «Культурология» и Порядком организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам высшего образования... |
|
История советской россии Ратьковский И. С., Ходяков М. В. История Советской России спб.: Издательство "Лань", 2001. 416 с. (Мир культуры, истории и философии).... |
|
Итоги научная деятельность Научная работа в вузе ведется по 51 научному направлению. В 2014/2015 гг научные исследования проводились в приоритетных областях... |
|
Актуальные вопросы современной науки И, технических и сельскохозяйственных наук, медицины, истории, педагогики, экономики и юриспруденции, социологии и политологии. Сборник... |
|
От редактора история Современные проблемы методологии исторической науки и преподавания истории в вузе |