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
от структуры самих макротел, от взаимодействий молекул в массе вещества.[2]
Пока в химии еще не сложилось четкое различие атомов и молекул и
понятие о химическом строении, химические превращения рассматривались
преимущественно как изменения состава, изменение количественного и
качественного соотношения атомов в составе вещества.
Другой известный русский ученый В. В. Марковников отмечал, что
закономерность о взаимном влиянии атомов в молекуле нельзя вывести на
основе положений механики, а процесс надо рассматривать глубже. «Во
взаимном влиянии атомов в молекуле мы видим проявление одного из законов
диалектики, закона всеобщей взаимосвязи предметов и явлений природы. В
сфере химических отношений этот закон выступает в своеобразных,
специфических формах; с одной стороны, он охватывает межмолекулярные
взаимодействия, с другой - отношения атомов внутри молекулы.»[10]
Такое диалектическое понимание молекулы позволило Бутлерову объяснить
явление изомерии и предсказать существование неизвестных органических
соединений, которые в дальнейшем были получены на практике..
Теория химического строения открыла путь к познанию химических функций
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
