На главную 36. Первая концептуальная система в химии-учение о элементах и их соединениях.

Первая концептуальная система характеризуется тем, что позволяет все свойства вещества выводить только из состава: состав•>•свойство. Термин “концептуальная система” был впервые введен В. Гейзенбергом, у которого он обозначал относительно замкнутую систему теорий, объединенных некоей общей концепцией. При этом под понятием свойств подразумевается отдельные свойства веществ, образующее их сходство или различие, и целостность всех свойств как качественная определенность веществ. Под понятием состав подразумевается только то, что в химии со времен Бойля называют элементарным составом, т.е. совокупность различных химических элементов, образующих данное вещество при определенных количественных соотношениях. В основе первой концептуальной системы лежит учение о элементах и их соединениях.
Понятие химического элемента возникло в XVII веке, рождаясь в острой борьбе с натурфилософскими, античными и алхимическими концепциями элементов-качеств и элементов-принципов. Напомним, что согласно этим идеям новые материалы можно было получить не через изменение их состава, а путем прибавления или отнятия элементов-качеств: сухости или влажности, текучести и горючести, блеска или тусклости.
Фундамент первых теорий, входящих в эту систему и описывающих химические элементы, стал закладываться Бойлем, который сделал из химии науку. У Бойля был особый взгляд на химию: он считал ее самостоятельной наукой, отличной как от алхимии, так и от медицины. Эксперимент и тщательное наблюдение – вот основа всех научных спекуляций. Все его физические и особенно химические исследования опирались на разработанную им корпускулярную теорию. Эти исследования вели Бойля к объяснению химических превращений на основе понятия элемента. Тела возникают благодаря сродству или притяжению атомов, обладающих тремя основными свойствами – формой, величиной и движением. Образующиеся из них корпускулы бывают двух видов – первичные и вторичные. Первичные корпускулы – это элементы, т.е. непосредственные начала различных тел. При их объединении возникают химические соединения и смеси. Корпускулярная теория позволяла Бойлю объяснить и различия в агрегатных состояниях тел. Но корпускулярная теория Бойля казалась многим слишком абстрактной и спекулятивной, и, прежде всего, потому, что отсутствовало понятие атомного веса. Подавляющее число историков химии считало, что Р. Бойль дал первое научное определение химического элемента как предела разложения вещества, положив его в основу объяснения всех химических процессов. В результате химия стала определяться как наука, изучающая в первую очередь химические элементы и их соединения Важнейшее достижение первого этапа – открытие стехиометрических законов. Первый закон, открытый немецким химиком Рихтером, закон эквивалентов. Согласно ему элементы химически взаимодействуют между собой не в произвольных, а в строго определенных количествах, сохраняющихся в виде неизменных пропорциональных чисел (эквивалентов) при переходе от одного сложного тела к другому. Рихтер и ввел термин “стехиометрия” – от греческого слова “стехион” – начало, элемент.
Второй закон – закон постоянства состава – открыл французский химик Жозеф Луи Пруст. Согласно закону постоянства состава состав веществ не зависит от способов их получения и является постоянным.
И, наконец, третий закон – закон простых кратных отношений, открытый Джоном Дальтоном. Этот закон и объяснил первые два. Если два элемента образуют между собой несколько соединений, то весовые количества одного элемента, соединяющиеся с одним и тем же количеством другого, относятся между собой как простые целые числа.
Далее объяснение происхождения свойств через элементарный состав был предложен Лавуазье, который впервые систематизировал известные в его время 23 химических элемента в единую таблицу. Далее Дальтон определяющим признаком элемента вводит атомный вес. Выводятся эмперические законы постоянства состава и кратных отношений. Химическим элементом следовало считать некую совокупность качественно однородных свободных атомов. Любая молекула рассматривается как результат соединения свободных атомов. Становится необходимым исследовать химический процесс образования соединения из свободных атомов. Происходило узучение свойств элементов через изучение свойств соединений. Недостатки атомистики – она не доказуема, а выводы зачастую неверны. Не было места между реальной практикой и теоретикой. Путаница между атомом и молекулой. Авагадро дает понятие атома, молекулы, вводится единый химический язык. Атомный вес у Дальтона формируется в закон у Менделеева. Менделеев говорил: «при всей перемене в свойствах простых тел в свободном состоянии нечто остается постоянным, и при переходе элемента в соединения это нечто материальное и составляет характеристику соединений, заключающий данный элемент - это атомный вес». На основании актомных весов Менделеев создает периодический закон. В течении 50 лет закон являля лишь эмпирическим обобщением Свойства элементов стали рассматриваться как находящиеся в периодической зависимости от зарядов. Закон находит свое конкретное выражение и отражение через систему. Периодический закон намного предопределил уровень химических и физических представлений. В этом отношении учение о периодичности занимает особое место среди других фундаментакльных концепций химии. В рамках первой концептуальной системы получено как количесто вещества определяют свойства вещества.
В этой связи необходимо отметить, что и понятие валентности, введенное в химию для описания свойств вполне определенного объекта, изолированного атома химического элемента, с течением времени стало использоваться для отражения свойств другого объекта – связанного атома, находящегося в частице и изменившего свои свойства под влиянием других атомов этой единой квантово-механической системы. Валентность стала структурной характеристикой элемента.