|
Правильно понять, как и почему современная наука достигла столь выдающихся успехов, можно лишь, зная историю ее развития. Среди многих других наук химия занимает особое место, ибо ее можно считать и достаточно древней, и в то же время сравнительно молодой областью познания материального мира. По сути дела, только с конца XVII в. химия стала развиваться как самостоятельная наука.
Перед авторами настоящего издания стояла трудная задача: рассказать о прогрессе химии в XX в. Со времени опубликования первого издания этой книги прошло шесть лет. Авторы имели возможность познакомиться с замечаниями и пожеланиями читателей, касающимися содержания и структуры книги. За это время химия обогатилась новыми фактами и открытиями, которые должны были найти отражение во втором издании. Авторы стремились полнее и четче осветить те вопросы, которые представляют наибольший интерес для учителей, для усовершенствования педагогического процесса.
Невозможно объять необъятное, и потому неправомерно было бы требовать от авторов хотя бы приблизительной полноты освещения поистине неисчерпаемого материала. Исходя из этого, авторы стремились осветить в книге те проблемы, решением которых занимались химики на основных направлениях развития химии. Речь идет именно об основных, наиболее важных направлениях, так как охарактеризовать эволюцию всей химической науки в текущем столетии не представлялось возможным в небольшом по объему издании.
В ходе подготовки настоящего издания были заново написаны введение и ряд глав, существенно переработаны и дополнены разделы других глав.
Эта книга посвящена развитию основных направлений химии в XX в. Именно основных, наиболее важных, так как охарактеризовать в небольшом по объему издании, хотя бы в самых общих чертах, эволюцию всей химической науки в текущем столетии — задача явно невыполнимая. Сфера действия химии, масштабы ее исследований, степень ее воздействия на практику стремительно развивались на протяжении XX в., достигнув небывалого размаха после второй мировой войны в русле современной научно-технической революции. Полтора столетия назад великий И. Берцелиус в своих знаменитых «Годовых отчетах»— своеобразной химической энциклопедии тех далеких времен — имел возможность с более или менее достаточной полнотой отражать результаты химических исследований, проводившихся в разных странах. Ныне даже самые оперативные реферативные журналы бессильны справиться с бесконечным обилием новой информации. Научные сообщества химиков, разрабатывающие различные направления химической науки, все чаще уподобляются группам людей, говорящих на разных языках. Специализация ученых-химиков становится все более и более узкой.
Но какой бы маленькой веточкой могучей кроны химического «древа» ни занимался начинающий исследователь, все же он никогда не сможет стать полноценным специалистом, если не приобретет, в особенности за годы обучения, определенного химического кругозора, если не научится, образно говоря, определять «стороны света» в безбрежном океане химических знаний. Такого, пусть приблизительного, умения ориентировки нельзя достичь без Понимания особенностей развития химии, специфических черт ее истории.
Эволюция химии как науки — это целостный процесс, характеризующийся постоянно нарастающей мощностью потока знаний. Протекание этого процесса определяется множеством факторов и причин. Их учет и диалектически правильная оценка требуют тщательного историко-научного и методологического анализа. Но подобный анализ неизбежно должен опираться на обоснованную периодизацию поступательного движения химии — со времени возникновения химии как науки до наших дней. Любая же периодизация развития человеческих знаний всегда в той или иной мере условна. Недаром старинный афоризм гласит, что бесшовные одежды истории не допускают произвольного перекраивания.
Периодизаций развития химии было предложено немало. Есть среди них и такая, которая выделяет вековые этапы ее эволюции. В данном случае приобретают права гражданства такие понятия, как «химия XIX столетия» или «химия XX столетия». Насколько правомерна подобная градация? На этот вопрос необходимо дать ответ, поскольку в подзаголовке настоящей книги постулируется ее прямое отношение к проблемам химии XX в.
Конечно, было бы неправильно резко разграничивать направленность развития химии в XIX и XX вв. Какого-либо существенного скачка на рубеже столетий не произошло. Во всяком случае в период 1900—1910 гг. ускоренное накопление химических знаний в известной степени происходило по инерции, под влиянием тех выдающихся достижений, которые относятся к последней трети XIX в. (учение о периодичности, теория строения органических соединений, теория электролитической диссоциации, стереохимические представления, учение о растворах, химическая термодинамика, учение о скоростях химических реакций, координационная теория). Но если брать XX в. в целом, то мы вправе утверждать, что небывалый прогресс химической науки связан с разработкой и развитием определенной теоретической концепции, сыгравшей колоссальную роль не только в одной лишь химии. В то же время справедливо и то, что успехи химии XIX в. также обусловлены возникновением и эволюцией своей фундаментальной теоретической доктрины.
Если говорить конкретно, то развитие химических знаний в XIX столетии связано с атомно-молекулярным учением, в XX —с учением о строении атома, с разработкой научно обоснованной атомной модели.
Исходным пунктом развития атомно-молекулярного учения стала атомистика Дж. Дальтона, который впервые приписал атому определенную количественную характеристику—атомный вес1. Это произошло в первые годы XIX в. Ф.Энгельс справедливо замечал: «Новая эпоха начинается в химии с атомистики (следовательно, не Лавуазье, а Дальтон — отец современной химии)...2. Уточняясь и подкрепляясь новыми фактами и идеями, атомно-молекулярное учение создало теоретический фундамент химии прошлого века. Не преувеличивая, можно сказать, что без использования представлений этого учения было бы невозможно ни одно крупное химическое открытие XIX столетия. В данном аспекте становится вполне обоснованным понятие «химия XIX века», развивавшаяся под эгидой атомно-молекулярного учения.
Однако атомистика того времени не могла решить важнейших проблем строения и свойств материи. Атомы, как и в предшествующие столетия, рассматривались неделимыми частицами; считалось невозможным превращение атомов одного химического элемента в атомы другого. И наконец, не было никаких представлений о том, как же устроены сами атомы. Поэтому фундаментальные концепции химии не находили строгого физического, количественного объяснения. Прежде всего это относилось к периодическому закону и периодической системе Д. И. Менделеева.Ограниченность атомистических представлений становилась тормозом на пути дальнейшего развития естественнонаучных дисциплин, и прежде всего химии и физики. Чтобы преодолеть эту ограниченность, необходимы были революционные изменения во взглядах на строение и свойства материи. Такие изменения произошли в начале XX в. Они оказались следствием великих физических открытий, свершившихся в короткий исторический период. К ним относятся открытия рентгеновых лучей (1895), явления радиоактивности (1896), электрона (1897) и плеяды благородных газов — аргона, гелия, неона, криптона и ксенона (1894—1898). Далее мы коснемся следствий, к которым эти открытия привели. Здесь лишь отметим, что важнейшим из них стала разработка ядерной модели атома, предложенной Э. Резерфордом и обоснованной Н. Бором, который приложил к теории строения атома квантовые представления М. Планка.
Боровская квантовая модель атома имела огромное значение для развития идей о строении и свойствах вещества. Свое строгое обоснование атомная модель получила в рамках квантовой механики. Квантово-механическая модель атома легла в основу современного учения о химической связи.
Таким образом, можно утверждать, что основой химии XX столетия является учение о строении атома со многими вытекающими из этого учения следствиями. И в таком случае правомерным становится понятие «химия XX века», которая обязана своими успехами именно физической теории строения атома.
|