Методы и концепции познания в химии.

Химические знания до определенного момента накапливалисьэмпирически. Но когда их стало очень много, назрела необходимость в классификации и систематизации. Основоположник системного подхода в химии – Д.И.Менделеев.

Системный подход позволил ему в 1869 году открыть Периодический закон и разработать периодическую систему химических элементов.

Основной характеристикой элементов Д.И.Менделеев считал их атомные массы.

Формулировка Периодического закона: свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных масс элементов.

Это было гениальное эмпирическое обобщение фактов. Однако физический смысл периодического закона долго оставался непонятным, т.к. атом считали неделимым.

Современная формулировка Периодического закона:

Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атома (порядкового номера).

В настоящее время количество фактических данных возросло в тысячи раз!

Однако всю эту необозримую картину современной химии в состоянии объяснить 4 концептуальные системы химических знаний (рис. 1).

1660-е 1800-е 1950-е 1970-е

настоящее

время

Рис. 1

Проблемы элементарного и молекулярного состава и их решение.

При исследовании состава решались 3 главные проблемы:

а) проблема химического элемента;

б) проблема химического соединения;

в) проблема вовлечения все большего числа химических элементов в производство новых материалов.

а) химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядра.

Именно заряд ядра обеспечивает индивидуальность химического элемента;

б) молекула – наименьшая частица вещества, определяющая его свойства и способная существовать самостоятельно.

Химическое соединение определяется как качественно определенное вещество, состоящее из одного или нескольких элементов, атомы которых за счет химической связи объединены в частицы – молекулы, комплексы, монокристаллы;

в) металлы и керамика – материалы, на 80% составляют материальную базу условий жизни человечества.

Металлы в производстве обходятся в сотни тысяч раз дороже керамики.

На основе достижений химии возможна замена металлов керамикой с заранее заданными свойствами (пример: 1960 г. – гексанит – Р; tпл. = 3200 градусов С; твердость около твердости алмаза, отсутствует хрупкость).