Хронологический подход в историко-научных исследованиях по химии

Историко-научные исследования по химии.

Первые попытки историко-научных исследований по химии сделаны более 200 лет назад – в 18 веке. Одной из самых ранних работ является работа Торбена Бергмана, состоящая из двух частей «О происхождении химии» (1779 г) и «История химии в средние, или темные, века от середины 7 века до серередины 17 в» (1782). В первой половине 19 века получила достаточную известность двухтомная «История химии с давних времен до нашей эпохи» (1842-1843 г). Фридриха Хёфера. Первым отечественным изданием по истории химии стала работа Н.А.Меншуткина «Очерк развития химических воззрений» (1888 г.), посвященная в основном проблемам теоретической химии.

Основоположником современно научной истории химии считается Герман Копп. Центральной работой стала его 4-х томная «История химии» (1843-1847). Этот труд важен, по-крайней мере, с двух точек зрения. Во-первых впервые была высказана мысль о том, что характер проводимых химиками работ определяется задачами, поставленными перед химиками обществом, т.е. выделялась взаимосвязь химии с другими науками, в первую очередь с социологией, философией и медициной. Во-вторых, Герман Копп первым предложил научную периодизацию исторических этапов развития химии. Эта периодизация не утратила своей актуальности по сей день.

При изучении истории развития химии возможны два взаимно дополняющих подхода: хронологический и содержательный.

При хронологическом подходе историю химии принято подразделять на несколько периодов. Как правило, большинство историков химии вслед за Германом Коппом выделяют следующие основные этапы её развития:

1. Предалхимический период- с древнейших времен до 4 века н.э. –период эмпирического накопления фактов. В предалхимическом периоде теоретический и практический аспекты знаний о веществе развиваются относительно независимо друг от друга. Происхождение свойств вещества рассматривает античная натурфилософия, практические операции с веществом являются прерогативой ремесленной химии.

2. Алхимический период: III – XVI вв.

Алхимический период, в свою очередь, разделяется на три подпериода – александрийскую (греко-египетскую), арабскую и европейскую алхимию. В этом периоде происходит зарождение экспериментальной химии и накопление запаса знаний о веществе; алхимическая теория, основанная на античных философских представлениях об элементах, тесно связана с астрологией и мистикой.

3. Период становления (объединения): XVI – XVIII вв.

В период становления химии как науки происходит её полная рационализация. Химия освобождается от натурфилософских и алхимических взглядов на элементы как на носители определённых качеств. Наряду с расширением практических знаний о веществе начинает вырабатываться единый взгляд на химические процессы и в полной мере использоваться экспериментальный метод. Завершающая этот период химическая революция окончательно придаёт химии вид самостоятельной (хотя и тесно связанной с другими отраслями естествознания) науки, занимающейся экспериментальным изучением состава тел. В этом периоде выделяют несколько подпериодов:

А)подпериод иатрохимии и технической химии –вторая четверть 16 в. –середина 17 в.

Б) подпериод пневмохимии середина – конец17 в.

В)подпериод теории флогистона середина 17 в. - начало 18 в.

Г)подпериод антифлогистонских теорий - конец 18 в.

4. Период количественных законов (атомно-молекулярной теории): конец 18- середина 19 века.

Период количественных законов, ознаменовавшийся открытием главных количественных закономерностей химии – стехиометрических законов и формированием атомно-молекулярной теории, окончательно завершает превращение химии в точную науку, основанную не только на наблюдении, но и на измерении.

5. Период классической химии: вторая половина 19 века – конец XIX в.

Период классической химии характеризуется стремительным развитием науки: создаётся периодическая система элементов, теория валентности и химического строения молекул, стереохимия, химическая термодинамика и химическая кинетика; блестящих успехов достигают прикладная неорганическая химия и органический синтез. В связи с ростом объёма знаний о веществе и его свойствах начинается дифференциация химии – выделение её отдельных ветвей, приобретающих черты самостоятельных наук.

6. Современный период: с начала XX века по настоящее время.

В начале ХХ века происходит революция в физике: на смену системе знаний о материи, основанной на механике Ньютона, приходят квантовая теория и теория относительности. Установление делимости атома и создание квантовой механики вкладывают новое содержание в основные понятия химии. Появление принципиально новых физических методов исследования предоставило химикам невиданные ранее возможности для изучения состава, структуры и реакционной способности вещества. Всё это в совокупности обусловило в числе прочих достижений и блестящие успехи биологической химии второй половины XX века – установление строения белков и ДНК, познание механизмов функционирования клеток живого организма.

5.Содержательный подход в историко-научных исследованиях по химии.

Содержательный подход к истории химии основывается на изучении того, как изменялись со временем теоретические основы науки. Основной задачей содержательного подхода к истории химии является, говоря словами Д. И. Менделеева, выделение "неизменного и общего в изменяемом и частном". Таким неизменным и общим для химических знаний всех исторических периодов является цель химии. Именно цель науки – не только теоретический, но и исторический её стержень.

Целью химии, ее основной проблемой, на всех этапах её развития является получение вещества с заданными свойствами. Эта цель включает в себя две важнейших задачи – практическую и теоретическую, которые не могут быть решены отдельно друг от друга. Получение вещества с заданными свойствами не может быть осуществлено без выявления способов управления свойствами вещества, или без понимания причин происхождения и обусловленности свойств вещества.

Важнейшей особенностью основной проблемы химии является то, что она имеет всего четыре способа решения. Речь идет при этом не о частных методах изучения и превращения вещества - их множество, а о самых общих способах решения вопроса: от чего, от каких факторов зависят свойства вещества. А они зависят от четырех факторов:

1. От его элементного и молекулярного состава.

2. От структуры его молекул.

3.От термодинамических и кинетических (наличие катализаторов, воздействие материала стенок сосудов и т.д.) условий, в которых вещество находится в процессе химической реакции.

4. От высоты химической организации вещества.

Первый по-настоящему действенный способ решения проблемы происхождения свойств вещества появился во второй половине XVII века в работах английского ученого Роберта Бойля. Основной тезис учения о составе состоит в следующем: свойства вещества определяются его составом, т.е. тем, из каких элементов и в каком их соотношении образовано данное вещество. Объектом учения о составе является вещество как совокупность атомов.

Второй способ возник одновременно со становлением органической химии, так как стало очевидно, что свойства веществ, а следовательно, и их качественное разнообразие, обусловливаются не только составом, но еще и структурой молекул. Структурная химия стала более высоким уровнем по отношению к учению о составе, включая его в себя. Тезис второго уровня: свойства вещества определяются структурой молекулы вещества, т.е. её элементным составом, порядком соединения атомов между собой и их расположением в пространстве.

Третий способ решения проблемы генезиса свойств учитывает всю сложность организации химических процессов в реакторах и обеспечивает их экономически приемлемую производительность. Химия становится наукой уже не только и не столько о веществах как законченных предметах, но наукой о процессах и механизмах изменения вещества. Учение о химическом процессе исходит из посылки, что свойства вещества определяются его составом, структурой и организацией системы, в которой это вещество находится.

В основе четвертого способа решения основной проблемы химии лежит принцип использования в процессах получения целевых продуктов таких условий, которые приводят к самосовершенствованию катализаторов химических реакций, то есть к самоорганизации химических систем. В сущности, речь идет об использовании химического опыта живой природы. Это - своеобразная биологизация химии.