
- •Розділ 1. Виникнення хімії та принципи періодизації історії хімії
- •1.1. Виникнення хімії
- •1.2. Географія виникнення хімії
- •1.3. Періодизація історії хімії
- •Розділ 2. Від давнини до р. Бойля
- •Хімічні знання в передалхімічний період
- •2.2. Теоретичні уявлення стародавніх людей про природу
- •2.2.1. Грецькі елементи-стихії
- •2.2.2. Грецька атомістика
- •2.3. Алхімічний підперіод
- •2.3.1. Олександрія
- •Арабський період алхімії
- •2.3.3. Хімія в Індії та Китаї
- •2.3.4. Алхімія в Європі
- •Виникнення та розвиток іатрохімії
- •2.4.1. Обумовленість виникнення
- •2.4.2. Представники іатрохімії
- •2.4.3. Зачатки технічної хімії у XVI та XVII століттях
- •Розділ 3. II період історіЇ хімії. Учення про склад (Період об’єднання хімії)
- •3.1 Умови розвитку природознавства в другій половині XVII століття
- •3.2. Роберт Бойль. Експериментальна хімія та атомістика XVII століття
- •3.3. Теорія флогістону
- •Пневматична хімія
- •Уявлення про хімічну спорідненість у XVII – XVIII столітті
- •3.6. Підперіод анти флогістонної системи. Хімічна революція
- •3.6.1. Французька революція та наука
- •3.6.2. Біографія Лавуазьє
- •2.6.3. Боротьба Лавуазьє з алхімією та теорією флогістону
- •3.6.4. Експериментальні принципи Лавуазьє
- •3.6.5. Лавуазьє та атомістика XVIII століття
- •3.6.6. Ломоносов, як попередник Лавуазьє
- •3.7. Нова школа та хімічна номенклатура
- •Розділ 4. Розвиток методів хімічного аналізу
- •4.1. Виникнення хімічного аналізу
- •Розвиток аналітичної хімії у XVIII столітті
- •4.2.1. Виникнення способу аналізу за допомогою паяльної трубки
- •4.2.2. Виникнення хімічної мінералогії
- •4.2.3. Становлення хімічного аналізу твердих мінеральних тіл вологим шляхом
- •4.2.4. Виникнення аналізу мірою
- •4.3. Розвиток хімічного аналізу в першій половині XIX століття
- •4.3.1. Розробка спеціальних методичних основ хімічного аналізу
- •4.3.2. Становлення систем хімічного аналізу
- •4.3.3. Розвиток методів та системи об’ємного аналізу
- •4.3.4. Відкриття спектрального аналізу
- •5.1.2. Закон еквівалентів Ріхтера (сполучних ваг)
- •5.1.3. Закон простих співвідношень. Виникнення хімічної атомістики. Джон Дальтон
- •5.1.4. Закони сполучення газів між собою, Гей-Люсак
- •5.1.5. Гіпотеза Авогадро
- •5.1.6. Закон ізоморфізму
- •5.1.7. Закон Дюлонга та Пті
- •5.1.8. Гіпотеза Праута
- •5.1.9. Електрохімічні дослідження. Закони електролізу
- •5.2. Атомістичні уявлення Берцеліуса
- •5.3. Атомна реформа Каніцаро
- •Розділ 6. Періодична система елементів (розвиток III періоду іСторії хімії)
- •6.1. Відкриття та класифікація хімічних елементів до середини XIX століття
- •6.1.1 Накопичення знань про елементи
- •6.1.2. Відкриття елементів та розвиток хімії
- •6.1.3. Хибні відкриття
- •6.2. Теорія валентності
- •6.2.1. Зародження теорії валентності (атомності)
- •6.2.2. Багатовалентність
- •6.3. Спроби класифікації та систематизації хімічних елементів до відкриття періодичного закону
- •6.4. Періодична система елементів д.І.Менделєєва
- •6.4.1. Передумови відкриття періодичного закону
- •6.4.2. Біографічні дані Дмитра Івановича Менделєєва та його роботи до 1869 року
- •6.4.3. Перша спроба системи елементів. Зміна форми таблиці
- •6.4.4. Тріумф закону
- •Розділ 7. Історія органічної хімії від виникнення до утвердження структурної теорії
- •7. 1. Періодизація історії органічної хімії
- •7.2. Зародження органічної хімії
- •7.3. Аналітичний (другий) період
- •7.3.2. Відкриття ізомерії
- •7.3.4. Доструктурні теорії
- •7.3.4.1. Теорії радикалів
- •7.3.4.2. Теорії типів
- •7.4. Розвиток уявлень про валентність та хімічний зв’язок
- •7.5. Виникнення та розвиток класичної теорії хімічної будови
- •7.5.1. Передумови її виникнення
- •7. 5. 2. Теорія хімічної будови та її розвиток. Питання пріоритету
- •7.6. Теорії спорідненоємності
- •7.7. Стереохімія
- •7.8. Органічний аналіз у структурний період
- •7.9. Препаративна органічна хімія. Тріумф органічного синтезу
- •7.10. Прикладна органічна хімія
- •8.1.2. Періодизація історії фізичної хімії
- •8.2 Виникнення термодинаміки. Хімічна термодинаміка
- •8.3. Розчини та електролітична дисоціація
- •8.3.1. Рауль і кріоскопія
- •8.3.2. Електролітична дисоціація
- •8.4. Кінетика та каталіз хімічних реакцій
- •8.4.1 Закони газового стану. Кінетична теорія
- •8.4.2 Хімічна кінетика
- •8.4.3 Каталіз
- •8.5. Фізична органічна хімія
- •8.5.1. Вступ
- •8.5.2. Теорія резонансу
- •8.5.3. Теорія перехідних станів
- •Розділ 9. Неорганічна хімія та хімічна технологія від початку третього періоду до наших днів
- •9.1. Вступ
- •9.2. Нова металургія
- •9.3. Порошкова металургія
- •9.4. Хімія неметалів
- •9.5. Елементоорганічна хімія
- •Розділ 10. Розвиток хімічної науки та хімічної промисловості в Україні
- •10.1 Вступ. Донауковий період хімії в Україні
- •10.2. Роль наукових і освітянських центрів у становленні та розвитку хімії в Україні
- •10.2.1. Предтечі університетів.
- •10.2.2. Університети в Україні до 1917 р.
- •10.3. Національна Академія Наук України. Профільні інститути.
- •10.4. Хімічна промисловість на Україні
- •10.4.1. Азотна промисловість на Україні
- •10.4.2. Промисловість фарбників та напівпродуктів на Україні
- •Головні хімічні підприємства України
- •Розділ 2. Від давнини до р. Бойля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
- •Розділ 4. Розвиток методів хімічного аналізу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
М.Олійник, Ю.Романенко
ІСТОРІЯ ТА МЕТОДОЛОГІЯ ХІМІЇ
Курс лекцій
(методичний посібник)
Затверджено на засіданні
кафедри органічної хімії
протокол № 0 від 00.00.06
Донецьк 2006
УДК 54(91) чи УДК 54(94)
ББК Г.г(0)
ISBN
Історія та методологія хімії. Курс лекцій (методичний посібник для студентів спеціальності хімія)/ М.М.Олійник, Ю.А.Романенко.- Донецьк: ДонНУ, 2006. – 160 С.
Застосовується сучасна періодизація історії хімії, пов’язана з історичним аспектом розвитку методології хімії, а саме способів розв’язання основної проблеми хімії – зумовленості властивостей речовини та управління ними. До деякої міри для позначення підперіодів (чи дрібніших етапів розвитку хімії) використовується періодизація, запропонована італійським хіміком Мікеле Джуа.
При складанні курсу лекцій для класифікації матеріалу використана також галузева та територіальна ознаки – виділені в окремі розділи: розвиток методів хімічного аналізу, історія органічної хімії, огляд історії фізичної хімії, неорганічна хімія та хімічна технологія, розвиток хімічної науки та хімічної промисловості в Україні.
Посібник розрахований на студентів хімічних спеціальностей, аспірантів та викладачів.
Складачі: М.М.Олійник, професор та Ю.А.Романенко, доцент
Відповідальний
за випуск О.П.Швайка, професор
М.М.Олійник, Ю.А.Романенко
ВСТУП
Мета курсу. Латинське прислів’я говорить: “Historia est magistra vitae” – історія – учитель життя. Виходячи з цього, перед курсом ”Історія та методологія хімії”, ставиться щонайменше дві мети:
з одного боку, курс допомагає вихованню хіміків на прикладі самовідданої праці багатьох поколінь хіміків та їх попередників – алхіміків і єгипетських жерців, боротьби їх інтересів з оглядом на те, що ними рухало: ідея, фанатизм, самолюбство, безмежна цікавість, любов до своєї праці чи користь;
з іншого боку, курс буде сприяти поглибленому розумінню проблем хімії, які сформувались в історичному плані, розумінню напрямків їх розв’язання зараз і хоча б у недалекому майбутньому, і тим самим дає можливість передбачити шляхи подальшого розвитку цієї науки.
Для цього, очевидно, як вважає італійський хімік Мікеле Джуа, потрібно опиратися на аналітичний виклад робіт видатних дослідників, які залишили глибокий слід у розвитку науки. За думкою цього хіміка, необхідність критичного викладу пов’язана з тим, що історія природничих наук, як і історія інших галузей культури, повинна трактуватись у зв’язку з історичними обставинами, які викликали дані наукові дослідження і, у свою чергу, зумовили практичні результати.
Взаємозв’язок між історією хімії та її методологією. Повне й коректне викладання історії хімії неминуче пов’язане з питаннями методології, під якою розуміється аналіз змісту основних понять, характеристика найважливіших методів та підходів, які використовуються в хімії. Опис історії накопичення хімічних знань, позбавлений методологічної основи, неминуче стає поверхневим і перетворюється в зібрання фактів і фактиків. Недаремно російський хімік та історик хімії М.О.Меншуткін (Микола Олександрович, 1842-1907, професор Петербурзького університету) підкреслював, що історія хімії складається з 3-х найважливіших розділів: (1) історії відкриття елементів та їх сполук; (2) історії методів експериментальних досліджень; (3)історії поглядів, якими керувались при збиранні та об’єднанні експериментального матеріалу. Два останні розділи тісно пов’язані з розвитком методології. Тобто, історія методології хімії разом із сучасним її станом є невід’ємною частиною всієї історії хімії.
З іншого боку, повноцінний виклад методологічних аспектів хімії неможливий без історичного контексту, оскільки фундаментальні поняття хімії змінюються в часі. Емпіричний та неминучий еклектичний характер хімічної науки призводить до того, що вона є конгломератом, в якому співіснують та успішно працюють досить різноманітні моделі, які часто суперечать одна одній. В такій ситуації історичний підхід – по суті справи єдина можливість викласти хімію як єдину область взаємопов’язаних знань.
Як приклад розглянемо зміну визначення хімії як області наукових знань протягом усієї історії хімії. За візантійською енциклопедією Свіди (візантійський лексикограф, що жив у X–XI ст., тобто в донауковий період) хімія – мистецтво виготовлення золота та срібла, що відповідало тодішньому рівню знань. У другій половині ХVІІ століття розпочинається наступний (другий) період історії хімії, коли основним способом дослідження стає визначення складу речовин, і хімія стає наукою про склад речовини. З другої половини ХІХ століття розпочинається інший (уже третій) період історії, коли основним завданням хімії стає встановлення будови речовини, а сама хімія – наукою про структуру речовин. З початком ХХ століття розпочинається четвертий період історії хімії, основним колом інтересів хіміків стають дослідження динаміки хімічних процесів (кінетичний напрямок), і цілком прийнятним вважалось визначення, що хімія – наука про речовини та їх перетворення. Але із початку останньої четверті ХХ століття розпочинається останній (п’ятий) період історії хімії і стає очевидним (а по суті справи це було ясно і раніше), що хімія має справу зі значно ширшим колом атомно-молекулярних систем*:
Різноманітність атомно-молекулярних систем
Речовини |
Гази, конденсовані фази (кристали, квазікристали, мезофази, рідини, скло видні тіла), розчини (газові суміші, рідинні та тверді розчини) |
Двомірні (поверх-неві) системи |
Поверхні конденсованих фаз, модифіковані поверхні, плівки |
Молекули та супрамолекули |
“Малі молекули”, “великі молекули”, макромолекули (полімери, зокрема, біополімери), “топологічні молекули” (катенани, ротаксани), молекулярні комплекси, молекулярні агломерати та конгломерати, кластери |
Складні надмоле-кулярні системи |
Ферменти, міцели, віруси, рибосоми, наносистеми, мембрани |
Сучасне визначення хімії можна сформулювати так: хімія – система уявлень, методів, знань та теоретичних концепцій, направлених на вивчення атомно-молекулярних систем (АМС). При цьому основним
*Див.: Зоркий П.М. Вестник Моск. ун-та. Сер. 2. Химия, 2002. Т. 43. № 2, с.100.
способом опису, інтерпретації, прогнозу та використання АМС є структура. Знову, як і в третьому періоді історії хімії, на перше місце виходить структура речовини, але вже на значно більш високому рівні організованості. Причому, менш організовані АМС входять у структури з більш високим рівнем організації.
В посібнику використана періодизація історії хімії, запропонована в довіднику: Волков В.А., Вонский Е.В., Кузнецова Г.И., Химики (биографический справочник), – Киев: Наукова Думка, 1984. Але ця періодизація вже не згадується в більш пізнішому виданні довідника цих же авторів (див. використану літературу). І не відомо, що заставило одних і тих же авторів не згадувати ними ж запропоновану раніше систему періодизації історії хімії.
На нашу думку, ця періодизація (на відміну від інших систем періодизації) є найбільш науково обгрунтованою і тому має повне право на використання при описі історії та методології хімії. Безумовно, із часом вона може змінюватись, але її методологічну основу слід вважати правильною.
Розділ 1. Виникнення хімії та принципи періодизації історії хімії
1.1. Виникнення хімії
Простежити за виникненням хімії у витоках цивілізації завдання нелегке. Не легше систематизувати розвиток хімічних знань різних народів. Стародавня хімія зводиться до суми відокремлених знань про різні речовини та їх фізичні і хімічні перетворення (у сучасному розумінні цих термінів), та до посилань на той чи інший зв‘язок цих знань із технічним прогресом у ті часи, а історія розвитку цих знань не мала систематичного характеру. Останнє стає можливим тільки тоді, коли в розвиткові даної науки розпочинає відігравати суттєву роль певна загальноприйнята фундаментальна теорія. У стародавній хімії такої теорії не було, тому навіть глибокі історичні дослідження Бертло (Париж, 1889 р.) та Штрунца (Відень, 1906 р.) (Marcellin Berthelot, Franz Strunz) визнавали хімію (у донауковий період) мистецтвом чи ремеслом.
Що значить само слово хімія? Крім згаданого вище визначення, взятого з візантійської енциклопедії Свіди, існує декілька версій про суть та походження слова хімія (khemeia). Згідно з одною з них слово khemеia () походить від стародавньої назви Єгипту (Kham) (у першому англійському перекладі Біблії Ham) і повинно означати “єгипетське мистецтво”. В теперішній час більш популярне інше пояснення: khemeia виникло від грецького сік рослини. Таким чином хімія мистецтво виділення соків. Соком може бути і розплавлений метал, так що хімія може означати і “мистецтво металургії”.
1.2. Географія виникнення хімії
Немає ніякого сумніву, що хімічне мистецтво було відоме в стародавньому Єгипті, де воно вважалось священним і було оточене таємницею, а тому було справою жерців. Єгиптяни займались виробництвом металів, барвників, навчились бальзамувати тіло.
Хімічне мистецтво було відоме в античній Греції, на Ближньому та Середньому Сході, у стародавній Індії та у стародавньому Китаї, де був винайдений порох, та знали способи фарбування.
1.3. Періодизація історії хімії
Відомі різні способи періодизації історії хімії. В одних випадках вона будувалась за принципом панування тих чи інших теорій (період учення про флогістон, анти флогістонний період, період створення та становлення атомно-молекулярної теорії і таке інше), в інших випадках виходили з особливостей методів дослідження (аналітичний період, синтетичний період і т.п.), ще в інших на основі зрілості науки (емпіричний етап, теоретичний і т.п.). Рідше в основі періодизації історії хімії клали календарні термін століття чи десятиліття. Цей же принцип періодизації історії хімії застосований і в недавньому українському посібнику по історії хімії О.О.Семрада, В.Г.Ленгдєла та О.П.Кохана (Ужгород, 2003 рік).
Хоч ці періодизації вносять деяке упорядкування хіміко-історичного матеріалу, проте залишають поза увагою суттєві питання соціальної зумовленості розвитку хімії і таять певні суперечності. Зокрема, вони, як правило, не узгоджуються з розвитком виробництва та економічного базису. В рамках цих періодизацій практично завжди відбувається накладення одного періоду на інший, оскільки панівні на даному етапі теорії та методи виявляються ще дійовими і на інших етапах. Розбіжність у виборі періодизації призводить до надмірних умовностей.
Одначе принаймні головні з цих недоліків можна б усунути, якщо розглядати хімію не тільки як сукупність знань, але й як предметно-практичну діяльність людини, тобто як частину виробництва матеріальних та духовних цінностей. Історія хімії свідчить про нерозривну єдність теоретичного знання та матеріального виробництва. Не даремно М.М.Семьонов (Н.Н.Семенов, 1896 – 1986), видатний радянський фізхімік, лауреат Нобелівської премії за 1956 рік (див. розділ 8.4.2), у своїх узагальнюючих роботах говорить про хімію як про “науку та виробництво”.
Хімія протягом усієї своєї історії вирішувала одну, і тільки одну, двоєдину задачу — отримання матеріалів із заданими властивостями (кераміки, пороху, ліків, металів, барвників, пластмас, волокон, каучуку), на досягнення чого спрямовувалась виробнича діяльність людини, та пошук засобів управління властивостями речовин, на реалізацію чого націлювалась теоретико-пізнавальна діяльність. Іншими словами, розв’язання теоретичної проблеми походження властивостей речовини та управління цими властивостями слугувало ключем до виконання виробничого завдання отримувати матеріали із заданими властивостями. Проблема зумовленості властивостей речовини та управління ними завжди була й залишається основною проблемою хімії.
Найважливішою особливістю основної проблеми хімії є те, що на сьогодні вона має лише п’ять способів розв’язання, про які мова буде йти нижче. Безумовно, йдеться про загальні підходи до вирішення проблеми, а не про якісь там деталі. І виходячи зі зміни підходів до вирішення основної проблеми хімії, стає можливим пов’язувати їх із зміною етапів розвитку хімії, які можна прийняти за періоди історії хімії.
Перший підхід до вирішення проблеми походження властивостей речовини з’явився в стародавній натурфілософії і проіснував понад дві тисячі років аж до Роберта Бойля (1627-1691). Алхіміки весь час шукали причини існування тієї нескінченної різноманітності тіл, із якою зустрілася людина. Одні філософи пояснювали цю різноманітність різним сполученням атомів світової першоматерії, інші взаємопроникненням так званих елементів стихій: вогню, повітря, води, землі. Ці пояснення зводились до ствердження, що природа складається з якоїсь субстанції незмінної першооснови всього сущого, а різноманітність речовин обумовлена її здатністю проявляти себе по-різному в різних умовах. Тобто, все зводилося до єдності сутності субстанції та явища (акциденції). Цей перший спосіб розв’язання проблеми причин якісного різноманіття речовини можна зобразити схемою:
-
СУБСТАНЦІЯ (МАТЕРІЯ) АКЦИДЕНЦІЯ (ЯВИЩЕ)
Характерні риси способу:
Умогляд, що набув надмірної сили абстракції, але позбавлений емпіричних основ.
Логічна дедукція, яка претендує на загальність пояснення, але не опирається на критерій практики.
3. Загальність та багатозначність об’єкта замість специфічності, характерної для речовин, що якісно змінюються, тобто все те, що характеризує натурфілософію, в надрах якої цей спосіб виник та розвивався. Але це була перша спроба пояснення природи тіл. Проте вона була зовсім непотрібною для виробничої практики. Дійсно, хіба можна було використати в металургійній практиці чи фармації атомістичної ідеї Демокрита чи уявлення Емпідокла про елементи?
4. Історична приреченість першого способу, яка притаманна лише йому одному. Він одразу й зовсім відмирає, як тільки з’являються нові способи вирішення основної проблеми хімії, що готові дати більш достеменне пояснення якісного різноманіття предметів (тіл), а також корисні рецепти для цілеспрямованої якісної зміни цих тіл. На відміну від першого інші чотири способи вирішення проблеми якісного різноманіття тіл, які його замінили, раз появившись на світ, продовжують застосовуватись до нинішнього часу й зникнення їм не загрожує. Саме тому з часу відмирання першого способу розпочинається ера наукової хімії, тоді як до цього вона була ремеслом чи мистецтвом.
Другий підхід до вирішення проблеми походження властивостей з’явився в другій половині XVII століття в роботах Бойля. Перетворення в області виробництва, що відбувались в епоху Відродження, поряд із прогресивними змінами в економіці та в політичному житті викликали необхідність корінних перетворень і в природознавстві. В науці, в тому числі й хімії, вони полягали у виробленні принципово нового підходу до вивчення природи, де головним критерієм пізнання ставав експеримент (цей підхід називаємо експериментальним).
Дослідження Р.Бойля показали, що якість та властивості тіл не мають абсолютного характеру та залежать від того, із яких матеріальних елементів ці тіла складені. Цей висновок принципово новий тому, що:
1) він відкинув уявлення про елементи-якості та про те, що властивості тіл визначаються властивостями-стихіями;
2) він утвердив нове уявлення про елементи, як прості тіла, що далі не розкладаються, і з яких складаються змішані тіла, тобто хімічні сполуки;
3) на базі визнання матеріальності елементів він уперше встановив загальність розрізнених раніше вчень елементаризму та атомізму. Цим узагальненням стала ідея про те, що найменшою часткою простого тіла є атом елементу, а найменшою часткою змішаного тіла складена з атомів корпускула (у подальшому молекула). Засіб вирішення довічної проблеми причинної обумовленості властивостей відображається схемою:
-
СКЛАД ВЛАСТИВІСТЬ
Цей спосіб поклав початок експериментальної хімії, що визначило її як науку про склад речовини, або, за Д.І.Менделєєвим, “науку про хімічні елементи та їх сполуки”. Ця наука у своїй основі була аналітичною, але вона заклала основу знань про закони сполучення елементів, тобто підготувала умови для виникнення наступного, третього способу вирішення основної проблеми хімії.
Тому наука про склад, що виникла, отримала безтермінову путівку в життя. Вона стала першою відносно самостійною галуззю наукових хімічних знань (правил, теорій, законів), які покликані вирішувати будь-які посильні для неї задачі якісних хімічних перетворень шляхом зміни елементного складу хімічних сполук. Як вважають на Заході, хімічна наука розвинулась у дві самостійні гілки — неорганічну та органічну. У нас у самостійну третю гілку виділилась аналітична хімія.
Третій спосіб вирішення основної проблеми хімії був викликаний до життя переходом від мануфактурного виробництва з його ручною технікою та обмеженим колом предметів праці до фабричної системи виробництва, яка використовує машинну техніку та нову сировинну базу. Цей перехід стимулював переробку величезної маси речовин рослинного та тваринного походження, якісне різноманіття яких разюче велике, а склад надто одноманітний (усього 5-7 елементів-органогенів). За цих умов та внаслідок відкриття ізомерії та полімерії виник новий спосіб вирішення основної хімічної проблеми, який поданий на схемі:
-
СТРУКТУРА ФУНКЦІЯ (реакційна здатність)
СКЛАД ВЛАСТИВОСТІ
Цей спосіб обумовив виникнення теорій з високим ступенем узагальнення та абстракції, незвичайної досі евристичності та практичної цінності, внаслідок чого з’явилась галузь науки, яку прийнято називати структурною хімією. Піднявшись на новий, незрівнянно більш високий (відносно науки про склад) рівень адекватності відображення, хімія перетворилась з науки переважно аналітичної у науку, головним чином, синтетичну. Період становлення структурної хімії (1860-1880 рр.) історики називають тріумфальним маршем органічного синтезу. На вимоги виробництва в 1890 р. хімія відповіла синтезом численних барвників (класу азосполук) для текстильної промисловості, різноманітних препаратів для фармації, штучного шовку для виробничих та побутових потреб, а на початку нашого століття синтезом синтетичного каучуку для перших партій автомобілів.
Але подальший розвиток виробництва (автомобілебудування, авіація, енергетика та приладобудування) у XX столітті висунув незвичайні вимоги: потрібні були матеріали із заданими властивостями та у небачених раніше кількостях — високооктанове моторне паливо, особливі мастила, спеціальні каучуки та пластмаси, високостійкі ізолятори, жароміцні органічні та неорганічні полімери, напівпровідники. Для отримання цих матеріалів спосіб , що базується тільки на структурній хімії, став уже непридатним тому, що:
1) він не забезпечував економічно прийнятних виходів продуктів;
2) орієнтувався, як правило, на активні вихідні речовини (спирти, кислоти) рослинного походження (досить сказати, що перший синтетичний каучук отримували з етанолу з виходом мономера 28 -30%, а спирт із зерна).
Під впливом нових вимог виробництва виник наступний (четвертий) спосіб вирішення проблеми походження властивостей та якісного перетворення речовини:
СИСТЕМИ (будова перехідних станів)
СТРУКТУРА ФУНКЦІЯ (реакційна здатність)
СКЛАД ВЛАСТИВОСТІ |
Цей спосіб став базою нової теоретичної системи хімії учення про хімічні процеси, яке незрівнянно більш адекватно, всебічно відображає об’єкт хімії. Хімія це наука про процеси перетворення речовини, а не про кінцеві речовини. В основі предмета хімії лежить вже не будова молекули, а хімічна організація кінетичної системи, в якій структура молекул є лише окремістю (крайністю чи деталлю). Новий рівень хімічних знань виявився значно більш дійовим у практичному відношенні: з’явились принципово нові можливості органічного синтезу та нові методи управління хімічними процесами, які базуються на гетерогенному каталізі.
Дякуючи новому способові вирішення основної проблеми хімії світове виробництво таких багатотоннажних матеріалів, як синтетичний каучук, пластмаси, штучні волокна, мийні засоби, етиловий спирт та таке подібне стало базуватись на нафтовій сировині, а сировиною виробництва азотних добрив став азот повітря.
Про характер перебудови виробництва матеріальних ресурсів унаслідок його хімізації свідчать такі дані. Ще в 1935 році 100% таких матеріалів як шкіра, хутро, каучук, волокна, мийні засоби, оліфа, лаки, оцтова кислота, етиловий спирт вироблялись з рослинної, зокрема, харчової сировини, на що витрачались десятки мільйонів тон зерна, картоплі, жирів, сирої шкіри. А вже в 1960 році 100% технічного спирту, 80% мийних засобів, 90% оліфи та лаків, 35% волокон, 65% каучуку та 20% шкіри виготовлялось з газової та нафтової сировини. Але крім цього, хімія не тільки не потребує сільгоспсировини, вона щорічно дає сільському господарству сотні тисяч тон сечовини та нафтового білка на корм скотині.
Але ці можливості далеко ще не межа. У відповідь на вимоги виробництва матеріальних благ хімія, починаючи із середини 50-х років, переходить до останнього, п’ятого, способу вирішення її основної проблеми, який відкриває шляхи для використання у виробництві матеріалів найорганізованіших хімічних систем, тобто застосовувати як каталізатори (іммобілізовані, тобто закріплені на твердій підкладці-основі) ферменти, які синтезуються в живих організмах. Цей спосіб закладається в основу еволюційної хімії, як нової системи теорії хімії. Його зв’язок з іншими способами подається на схемі:
(їх структура) КАТАЛІЗ
КІНЕТИЧНА СИСТЕМА ПОВЕДІНКА. КАТАЛІЗ
СТРУКТУРА ФУНКЦІЯ
СКЛАД ВЛАСТИВОСТІ |
Таким чином, послідовне виникнення п’яти способів вирішення основної проблеми хімії обумовило історичну послідовність п’яти різних теоретичних систем хімії. Відповідно до цієї послідовності й історію хімії можна розділяти на окремі періоди:
інформації V.ЕВОЛЮЦІЙНА ХІМІЯ І. ПЕРІОД IV. УЧЕННЯ ПРО ХІМІЧНІ ДОНАУКОВОЇ ХІМІЇ ПРОЦЕСИ Підперіоди: III. СТРУКТУРНА ХІМІЯ II. УЧЕННЯ ПРО СКЛАД РЕЧОВИНИ ХІМІЯ час ДАВНИНИ 1800 1880 1975 АЛХІМІЯ IV ст.н.е. 1661 рік – вихід книги Р.Бойля “Хімік-скептик” |
Таким чином, маємо науково - обгрунтовану періодизацію історії хімії (див. довідник Волкова В.А., Вонського Є.В. та Кузнецьової Г.І, який був указаний у вступі):
Період |
Характер періоду |
І |
Донауковий період. Від давнини до Р.Бойля |
ІІ |
Період розвитку хімії як науки про склад; |
ІІІ |
Період становлення та розвитку атомно-молекулярного вчення. Структурна хімія. |
IV |
Період появи та розвитку вчення про хімічні процеси. |
V |
Еволюційна хімія. Період оформлення нових напрямків. |
Інша періодизація запропонована італійським хіміком Мікеле Джуа:
І. Передалхі-мічний період |
ІІ. Період алхімії (до XVI ст.) |
III. Період об’єднання хімії |
IV. Період кількісних законів |
V. Сучас-ний період |
IV ст.н.е. 1500 1800 1860
Як бачите, ці два методи періодизації історії хімії у суттєвому співпадають (у часі), за виключенням останнього сучасного періоду згідно з Джуа та початку періоду об’єднання хімії. Це, очевидно, пов’язане з тією обставиною, що Джуа видав свою книгу з історії хімії в 1946 році (I видання), II видання перекладене на російську мову і видане в 1975 році. Ясно, що Джуа, який помер в 1966 році, не відчув виникнення нового періоду історії і не зміг про нього нічого передбачити.
Хоча ці періодизації у суттєвому в часі співпадають, але, як бачимо з назв періодів, мотиви періодизації зовсім різні, якщо говорити про III, IV та V періоди за Джуа. Про це наглядно свідчить III період – об’єднання хімії (за Джуа), який Джуа розбиває ще на 4 підперіоди, назви яких говорять самі за себе та пояснюють мотивацію періодизації:
Підперіод іатрохімії ( XVI ст. – II половина XVIII ст. )
Підперіод теорії флогістону (1700 – 1770 рр. )
Підперіод пневматичної хімії ( 1670 – 1780 рр. )
Підперіод анти флогістонної системи (1770 – 1800 рр. ).
У своїх лекціях ми дотримуємось науково обгрунтованої періодизації історії хімії, яка базується на п’яти способах розв’язання основної проблеми хімії. Але деякі елементи періодизації за Джуа при поданні лекційного матеріалу нами використовуються, оскільки вони дуже наочні і дозволяють структурувати матеріал, не виходячи за рамки одного періоду. Крім того, ми виділяємо в окремі розділи матеріал не за наведеними тут періодизаціями, а за окремими галузями хімічних знань (історія розвитку хімічного аналізу, органічної та фізичної хімії, тощо). Цілком зрозуміло, що історія розвитку хімії на Україні теж виділена в окремий розділ.