Роль химии в формировании научного мировоззрения

чего снова падает до 0. Таким образом, в то время  как  атомные  веса  растут

непрерывно, валентность  сначала увеличивается от 0 до 7, а  затем  падает  до

своего  исходного  значения;  такое  изменение   совершается   периодически,

несколько раз  на протяжении всей  менделеевской  системы;  подобно  этому  и

соответственно  этому  периодически  несколько  раз  совершается  переход  от

металлических  свойств  элементов  к  противоположным   им   неметаллическим

свойствам;  после  недеятельного  газа  металлические  свойства   появляются

снова, а затем  вновь также постепенно происходит переход  к  неметаллическим

свойствам.

    Вот  как определяет смысл периодического  закона сам  Менделеев  в   своей

замечательной книге  «Основы химии»:  «...Если  все  элементы  расположить  в

порядке по величине их атомного веса, то получится периодическое  повторение

свойств. Это выражается законом периодичности: свойства простых  тел,  также

формы  и  свойства   соединений   элементов,   находятся   в   периодической

зависимости (или, выражаясь алгебраически, образуют  периодическую  функцию)

от величины атомных  весов элементов».

    Исходя  из того, что свойства элементов  меняются так же закономерно,  как

и атомные  веса,  Менделеев  наперед  вычислил  предполагаемые  свойства  не

открытых еще  элементов; он предсказал, таким  образом,  не  только  то,  что

должны быть открыты  новые элементы, но и то,  какими  свойствами  они  будут

обладать. Более  того, он предсказал даже и  то,  каким  способом,  вероятнее

всего, будут открыты  эти никем еще доселе не виданные и  даже  не  ожидаемые

элементы. Эти предсказания были сделаны в  1871  г.  В  то  время,  пожалуй,

никто из химиков  не  отнесся  серьезно  к  открытию  Менделеева.  «Поживем,

увидим», - говорили скептики.

    Вскоре  последовали  новые  замечательные   подтверждения   предсказаний

Менделеева. Были открыты элементы  скандий  и  германий,  наперед  описанные

Менделеевым. Оправдывались  все предложенные  Менделеевым  изменения  атомных

весов. Теперь периодический  закон полностью  был  доказан;  более  того,  он

совершил  триумфальное  шествие  в  мировой  науке.  Имя  великого  ученого,

открывшего этот  закон,  было  заслуженно  вписано  в  один  ряд  с  именами

величайших ученых мира всех веков.

    Далее,  Менделеев показал, что  качественная  химическая  характеристика

каждого элемента зависит от  количественной  характеристики  его  важнейшего

свойства - атомного  веса;  постепенное  нарастание  атомного  веса  в  ряду

элементов  каждый  раз  приводит  к  качественному  изменению,  обусловливая

переход от одного элемента к другому,  причем  этот  переход  происходит  не

плавно, не постепенно, а резким скачком, путем  перерыва  постепенности.  На

этот  по  существу  диалектический  характер  изменений  свойств  элементов,

расположенных согласно периодическому закону,  много  раз  обращал  внимание

сам Менделеев.

    Все   богатство   диалектических   связей   и   переходов,   скачков   и

противоречий,   заключенных   в   периодической   системе,   было    открыто

Менделеевым,  хотя  сам   Менделеев   не   был   сознательным   диалектиком-

материалистом,  а  применял  диалектику  бессознательно,  стихийно.  Тем  не

менее,  именно  фактическое  применение  диалектического  метода   позволило

Менделееву  открыть  периодический  закон,  построить  систему  элементов  и

сделать свои замечательные  предсказания, обессмертившие его  имя.  Менделеев

исходил из убеждения, что количественные  изменения  свойств  растут  строго

закономерно, каждый раз обусловливая собой качественные изменения  элементов

(т.е. «переходя»  в качество).

    Периодический   закон  вместе  с  построенной   на  его   базе   системой

Менделеева является фундаментальным законом  природы,  которому  подчиняются

строение, свойства и поведение атомов и элементов, их  рождение,  их  жизнь,

их  гибель.  Поэтому-то  смысл  отдельных  физических  открытий,  касающихся

атомов, становится понятным только после того, как  эти  открытия  приводятся

в связь с законом  Менделеева, освещаются им, как прожектором.[11] 
 
 

              4. Химическая связь и строение  молекул вещества. 

    Атомистические  воззрения возникли первоначально  на Древнем  Востоке,  в

античных  Греции  и  Риме.   Первоначально   атомное   учение   предполагало

существование только одного вида частиц - атомов, из которых  образуются  все

тела окружающего  мира. Учение  об  атомах  является  учением  о  прерывистом

дискретном строении материи. Это  учение  выступало  как  материалистическое

учение. Поэтому  борьба  вокруг  него  отражала  прежде  всего  борьбу  между

материализмом и  идеализмом в  науке.  При  этом  материалистическое  течение

здесь исходит  из тезиса, согласно  которому  атомы  материальны,  существуют

объективно и  познаваемы.  Идеалистическая  позиция  выражается  в  отрицании

реальности атомов, в объявлении их средством систематизации опытных  данных,

отрицании их познаваемости.[7]

    Английский  ученый Дальтон, введя в химию  в начале ХIХ века  понятие   об

атомах, в сущности  применил  к  учению  о  веществе  старые  атомистические

воззрения, возникшие  еще в древней - индийской и  греческой  -  философии  за

много лет до нашей  эры. Согласно атомному учению, вещество дискретно, т.  е.

состоит из мельчайших невидимых и неделимых частиц -  атомов.  Все  свойства

вещества зависят  от расположения, взаимодействия, перемещения  атомов.[8]

    Атомистика   Дальтона   основывалась   на   обширном   эмпирическом   и

теоретическом материале, накопленном в науке к началу XIX  века.  Назначение

ее состояло в  том, что при помощи представлений  об атомах  разных  элементов

и о простейших способах их объединения  в  молекулы  объяснить  дискретность

химических отношений, скачкообразность  перехода  от  одного  соединения   с

неизменным составом к другому соединению с иным также  постоянным  составом.

Сущность атомистики Дальтона можно выразить в следующих  положениях:

    8.  все  вещества состоят из громадного  числа чрезвычайно малых частиц

       или атомов;

    9.  одним  из свойств атомов является  их полное тождество в одном  и том

       же простом веществе, т.е. все  атомы одного и того же химического

       элемента тождественны друг другу;

   10.  важнейшим  свойством атомов, наличие которого  объясняет все

       стехиометрические отношения, является  атомная масса;

   11.  атомы  разных элементов способны соединяться  друг с другом по  закону

       наибольшей простоты (один атом  А с одним, двумя, тремя   или  четырьмя

       атомами В)  и  образовывать  «сложные  атомы»  (так  Дальтон   называл

       молекулы);

   12. атомная  прерывность строения  вещества  служит  основой  дискретности

       всех химических отношений.[6]

    Центральным  узловым пунктом в  системе   атомно-молекулярной  химической

теории  стало  также  понятие  о  молекуле.  Более  чем  двухвековой  период

формирования   представлений   о   молекулах   как   индивидуальных   формах

дискретности вещества, их  составе  и  строении,  сопровождался  непрерывной

борьбой между  метафизическим и диалектическими  методами мышления. На  основе

его или в тесной связи с ним сформировались и  другие  важнейшие  химические

принципы и понятия (например, химическое  соединение,  химическое  строение,

валентность,  химическая  связь  и  т.  д.).  Наименьшая  частица   вещества

(химического соединения ), сохраняющая его  основные  свойства,  -  вот  чем

считалась молекула. Такое определение основывается на представлении  о  том,

что  молекула   -   универсальная   микроформа   существования   химического

соединения атома  и что все  сложные  вещества  (химические  соединения)  как

макротела состоят  из  молекул.  Этот  принцип  универсальности  молекулярной

формы вещества - один из важнейших в атомно молекулярной химической  теории,

где исследование химических превращений вещества выступало  как  исследование

изменений молекул.[2]

    Вместе  с  понятием  о  молекуле  как  сложном,  целостном   образовании,

качественно отличным от атомов, в химию и в теоретическое  мышление  химиков

вошел и новый  принцип подхода к изучению вещества Это структурный принцип  -

положение о том, что свойства вещества зависят не  только  от  элементарного

состава,  но  и  от  строения,  т.   е.   от   того,   какова   организация,

упорядоченность взаимодействия  элементарных  частей  в  системе  целого.  В

старой атомистике свойства вещества ставились в  зависимость   лишь  от  его

состава - природы  и количественного  соотношения  образующих  его  элементов

(атомов). Чем отчетливее  осознавалась в  химии  необходимость   качественного

различения атомов и молекул, тем яснее становилось  и значение  существования

устойчивой упорядоченности  отношений атомов в системе молекулы  как  единого

целого, упорядоченности, особой для каждого вида молекул.[2]

    Структурный  принцип получил самое яркое  выражение в разработанной А.  М.

Бутлеровым теории химического строения, Основанной на представлении о  связи

свойств  каждого  вида  вещества  с   существованием   устойчивого   порядка

химических  взаимодействий  атомов  в  молекулах   данного   вида.   Принцип

структурного  подхода  занял  с   тех   пор   прочное   место   в   арсенале

познавательных  средств химика и методов химического  научного мышления.

    Поскольку   организация   вещества   в    атомно-молекулярной    теории

представлялась  трехступенчатой:   атом-молекула-макротело,   то   логически

последовательное  поведение структурного подхода  предполагало  бы,  с  одной

стороны, исследование того, как свойства  вещества  зависят  от  внутреннего

строения его  молекул, а с другой - раскрытие  зависимости  свойств  вещества