Развіццё хіміі ў ХІХ стагоддзі

Такім чынам, напачатку ХІХ ст. электрычныя і магнітныя ўзаемадзеянні даследаваліся навукоўцамі пры дапамозе механічных мадэляў і на грунце механістычнай праграмы – праз увядзенне спецыяльных матэрыяльных субстанцый, адказных за кожнае з іх. У працэсе інтэнсіўных тэарэтычных і эмпірычных пошукаў высветлілася, па-першае, глыбокая ўзаемасувязь электрычных і магнітных з’яў, і, па-другое, было выпрацавана ўяўленне пра поле як пэўны стан асяроддзя, праз якое здзяйсняюцца ўзаемасувязі паміж імі. На гэтай аснове паўстала тэорыя адзінага электрамагнітнага поля. У яе рамках была выказаная ідэя, згодна з якой электрычныя і магнітныя палі змяняюцца такім чынам, што ўзнікаюць электрамагнітныя хвалі, пэўнай разнавіднасцю якіх з’яўляецца і святло. Выснова пра магчымасць існавання розных відаў хваляў такога кшталту, што вынікала са згаданай тэорыі, была пацверджаная эксперыментальна. Яна мела, аднак, і свае слабыя месцы (гіпотэза эфіру), праз пераадоленне якіх паўстала спецыяльная тэорыя адноснасці.

ПЫТАННІ І ЗАДАННІ

1. Як Вы лічыце, чаму напачатку ХІХ ст. навукоўцы ўводзілі адмысловыя фізічныя субстанцыі дзеля тлумачэння электрычных і магнітных з’яў, хоць пры гэтым яны былі змушаныя надаваць ім экзатычныя ўласцівасці?

2. Як лічаць А.Эйнштэйн і Л.Інфельд, “тэарэтычнае адкрыццё электрамагнітнай хвалі, што распаўсюджваецца з хуткасцю святла, належыць да найвялікшых дасягненняў у гісторыі навукі” [30, c.155-156]. Падумайце, чаму так высока ацэньваецца згаданае адкрыццё.

3. У шмат якіх тэарэтычных рэканструкцыях гістарычнага развіцця фізікі сучаснага тыпу класічная электрадынаміка разглядаецца як адмысловая форма фізічнай карціны свету [85, c.704]. Як Вы лічыце, на чым грунтуецца такі разгляд?

4. Якія аспекты класічнай электрадынамікі з’яўляюцца, на Ваш погляд, найбольш важнымі ў светапоглядым плане? Адказ абгрунтуйце.

Развіццё хіміі ў ХІХ ст. вызначалася найперш двума даследчымі кірункамі – усталяваннем атамістычнай тэорыі і распрацоўкай асноў арганічнай хіміі.

Ужо напачатку стагоддзя атамістычныя ўяўленні (пра дыскрэтную прыроду матэрыі, пра непадзельныя часцінкі як аснову спасціжэння і апісання рэальных з’яў і працэсаў) былі задзейнічаныя для тлумачэння хімічных рэакцый. Піянерам у гэтай справе быў англійскі навуковец Д.Дальтан (1766-1844). Яго тэорыя была, безумоўна падрыхтавана усім папярэднім развіццём фізікі і хіміі ў Новы час: карпускулярысцкі падыход займаў у іх істотнае месца. Непасрэдны штуршок да распрацоўкі свайго атамістычнага праекта навуковец атрымаў праз засяроджанае вывучэнне метэаралагічных з’яў[70]. У выніку інтэнсіўных даследаванняў і пошукаў ён ужо ў 1803 г. прыйшоў да першых тэарэтычных абагульненняў атамістычнага характару. Ён пастуляваў, што кожны прысутны ў атмасферы газ “складаецца са свайго ўласнага тыпу атамаў; калі газ больш цяжкі, больш цяжкімі з’яўляюцца і яго атамы”, а таксама, што “атамы пэўнага тыпу прыцягваюцца адзін да аднаго” [78, c.574].

Акрамя таго, у сваіх развагах і пошуках на гэтым кірунку Дальтан абапіраўся на набыткі стэхіяметрыі (ад старажытнагр. στοιχειον – элемент і μέτρον – мера), матэматычнага раздзелу хіміі (у ім вывучаюцца колькасныя суадносіны рэчываў, што ўступаюць у хімічныя рэакцыі, і іх прадуктаў). Найперш яны змусілі навукоўца задумацца, чаму хімікі, карпатліва ўзважваючы простыя і складаныя рэчывы і выяўляючы суадносіны іх вагі, не паспрабавалі вывесці са знойдзеных у адпаведных даследаваннях прапорцый суадносіны ў вазе апошніх, непадзельных часцінак, з якіх рэчывы складаюцца, г. зн. атамаў [26, c.77]. Якімі б прычынамі ні выклікалася адсутнасць такіх спробаў, на думку навукоўца, іх варта было прадпрыняць, бо ў выніку хімікі маглі б атрымаць магутны пазнавальны інструмент. У дадзенай сувязі выразна выявіліся і асаблівасці дальтанаўскай інтэрпрэтацыі, дальтанаўскага бачання атамаў. Той момант, што атамы з’яўляюцца адносна самастойнымі элементарнымі матэрыяльнымі ўтварэннямі (г. зн. для матэрыі ўласцівая дыскрэтная будова), быў характэрны для ўсіх атамістычных вучэнняў. Ён выступае як аснова і для Дальтана. У больш канкрэтным плане навукоўца цікавілі, аднак, не памеры і асаблівасці руху гэтых часцінак, а іх вага і вызначэнне іх суадносінаў паводле гэтай характарыстыкі (у навуцы таго часу існавала магчымасць толькі яе адноснага вызначэння). І, як паказалі далейшыя падзеі, дадзены падыход выступіў як праграматычны для эксперыментальнай хіміі ХІХ ст. увогуле [26, c.78].

У 1808 г. Дальтан прадставіў сваю тэорыю ў поўнай і распрацаванай форме. Яна давала простае і эфектыўнае тлумачэнне хімічных рэакцый, згодна з якім яны ўяўляюць сабой не што іншае, як злучэнне ці раз’яднанне атамаў задзейнічаных у іх рэчаваў. Акрамя таго, атамістычная тэорыя выразна выяўляла і тлумачыла колькасныя, стэхіяметрычныя законы хіміі. Таму шмат хто з выдатных навукоўцаў падтрымаў яе і працаваў у яе рэчышчы. У першую чаргу ў гэтым плане павінны быць адзначаныя Л.Гей-Люсак (1778-1850) і А.Авагадра (1776-1856). Гей-Люсак шмат зрабіў для яе эксперыментальнай праверкі і пацвярджэння [78, c.576], а Авагадра выступіў з важнай гіпотэзай, якая развівала і ўзбагачала яе і згодна з якой у аднолькавых аб’ёмах розных газаў знаходзіцца аднолькавая колькасць часцінак [26, c.78].

Разам з тым, аднак, атамістычная тэорыя выклікала ў часткі хімікаў насцярожанасць і апаску. Такая пазіцыя тлумачыцца ў немалой ступені псіхалагічнымі прычынамі. У памяці навукоўцаў былі яшчэ зусім свежымі ўспаміны пра тое, як яны “апякліся” на флагістоне. І вось новы нябачны, гіпатэтычны і няпэўны феномен – атамы. Як пераканацца, што гэта не пастка, не шлях да новых расчараванняў? Акрамя таго, дальтанаўская тэорыя не тлумачыла, якім чынам атамы злучаюцца ці раз’ядноўваюцца, не тлумачыла характар хімічных сувязяў. Адпаведнае тлумачэнне давала гіпотэза шведскага хіміка Я.Берцэліюса (1779-1848), якая дамінавала ў навуцы таго часу. Згодна з дадзенай гіпотэзай хімічныя злучэнні мусілі ўтварацца праз узаемапрыцягненне атамаў з супрацьлеглым электрычным зарадам [26, c.78]. У гэтым пункце, аднак, дальтанаўскі падыход, які дапускаў ўзаемапрыцягненне атамаў аднолькавага тыпу і ўтварэнне двухатамных малекул, знаходзіўся ў вострай супярэчнасці з ёй. Яшчэ адзін момант, які выклікаў істотныя праблемы для атамістычнай тэорыі, быў звязаны з перыядычнай табліцай Д.Мендзелеева. З аднага боку, дадзеная табліца класіфікавала хімічныя элементы на падставе іх атамнай вагі (яе ўзрастання) і магла служыць як аргумент на карысць атамістычнага падыходу, але з іншага, – паўставала праблема, як растлумачыць яе перыядычнасць з пункту гледжання такога падыходу? У сувязі з гэтымі цяжкасцямі яго апаненты лічылі за лепшае трактаваць атамы як зручныя фікцыі, якія дазваляюць тлумачыць хімічныя рэакцыі і не болей.

Некаторыя са згаданых праблем не маглі быць вырашаныя на аснове атамістычнай тэорыі ва ўмовах ХІХ ст., бо яны патрабавалі для свайго рашэння значна больш глыбокіх ведаў і значна больш багатага арсенала эксперыментальных сродкаў, чым той, што быў у распараджэнні навукоўцаў гэтага часу. Таму яна сутыкалася з супраціўленнем часткі хімікаў на працягу ўсяго “класічнага” перыяду ў развіцці хімічных ведаў. Разам з тым, аднак, пэўныя праблемы вырашаліся на яе карысць дзякуючы эксперыментальным даследаванням. Так, спалучэнне атамаў аднолькавага тыпу у адной малекуле перастала ў сярэдзіне ХІХ ст. быць сканадалам [26, c.77-78]. Атамістычная тэорыя, прызнанне рэальнага статусу атамаў ўсё-такі сцвярджала сябе, атамісты нярэдка атрымлівалі перамогі ў барацьбе са сваімі апанентамі. (Дадзеная тэндэнцыя была замацаваная на міжнародным хімічным кангрэсе ў Карлсруэ, які адбыўся ў 1860 г. Там быў прыняты прапанаваны на аснове атамістычнай тэорыі спосаб запісу хімічных рэакцый [26, c.79].)

Перамозе атамістычнай тэорыі і яе далейшаму развіццю істотным чынам паспрыялі і даследаванні ў галіне арганічнай хіміі. У працэсе гэтых даследаванняў выявілася, напрыклад, што толькі вагі недастаткова для адэкватнай характарыстыкі атамаў. Так, каб адказаць на пытанне, чаму элементы спалучаюцца паміж сабой у пэўных суадносінах хутчэй, чым у іншых, ім трэба было надаць яшчэ адну неад’емную ўласцівасць – валентнасць (здольнасць да ўсталявання пэўнай колькасці хімічных сувязяў) [20, c.192].

Неабходна адзначыць, што да ХІХ ст. арганічныя рэчывы лічыліся прынцыпова адрознымі ад мінеральных. Таму хімікі былі перакананыя, што яны патрабуюць адмысловых пазнавальных працэдур (у гэтым выразна выявіўся ўплыў віталістычнай біялагічнай канцэпцыі). У ХІХ ст., аднак, навукоўцы зыходзілі ўжо хутчэй з адзінства хімічнай навукі, хоць яно сутыкалася і ў гэты час з пэўнымі небяспекамі і пагрозамі. Так, было высветлена, што арганічныя рэчывы складаюцца ў канчатковым выніку з тых сама элементаў, што і неарганічныя.

У абсягу класічнага прыродазнаўства сінтэз арганічных злучэнняў разглядаўся як грунтоўная даследчая задача, і былі зробленыя першыя крокі да яе рашэння (сінтэз мачавіны, здзейснены ў 1828г. нямецкім хімікам Ф.Вёлерам (1800-1882)). У 1847 г. англійскі навуковец (які, зрэшты, увёў паняцце валентнасці) Э.Франклэнд (1825-1899) адкрыў новы гатунак рэчываў – арганаметалічныя злучэнні, што таксама выступіла як важкі аргумент на карысць унутранага адзінства хімічных ведаў [20, c.192].

Такім чынам, характэрная для фізікі тэндэнцыя да аб’яднання разнародных у першым набліжэнні прадметаў у рамках адзінага тэарэтычнага падыходу выявілася і ў галіне хіміі. У рэчышчы гэтай тэндэнцыі адбываліся і даследаванні знакамітага рускага навукоўца Д.І.Мендзялеева (1834-1907). Згаданая вышэй класіфікацыя хімічных элементаў, распрацаваная ім на аснове перыядычнага закона ўзрастання атамных мас (1869 г.), належыць, безумоўна, да самых грунтоўных дасягненняў хіміі ХІХ ст.

Неабходнасць сістэматызацыі найпрасцейшых хімічных субстанцый наспела да гэтага часу. Справа ў тым, што на працягу ХІХ ст. хімікі здолелі адкрыць шмат новых элементаў: калі ў табліцы, прапанаванай А.Лавуаз’е, іх налічвалася 33, дык у табліцы Д.І.Мендзялеева – 70. Таксанамічны, класіфікацыйны аспект увогуле неад’емна ўласцівы навуковаму пазнанню, у абсягу якога з неабходнасцю дзейнічае прынцып сістэматычнасці. Таму хімікі не маглі прымірыцца з неўпарадкаванасцю найгрунтоўнейшых аб’ектаў у сферы іх даследчай дзейнасці. Пра гэта яскрава сведчыць і той факт, што адпаведную задачу імкнуліся вырашыць адначасова некалькі навукоўцаў. Табліца Д.І.Мендзялеева не была ні адзінай, ні першай класіфікацыяй хімічных элементаў. У сувязі з гэтым мелі месца нават спрэчкі адносна прыярытэту [20, c.180]. Яны былі вырашаныя, аднак, на карысць Мендзялеева, і, як даводзяць гісторыкі хіміі, цалкам справядліва: яго класіфікацыя грунтавалася на пераасэнсаванні найважнейшых хімічных катэгорый, на рэканцэптуалізацыі хіміі [20, c.181-182].

Найістотнейшым аспектам згаданай рэканцэптуалізацыі была выразная артыкуляцыя адрознення паміж элементам і простым целам. Пры гэтым элемент спалучаўся з ідэяй атама, а простае цела – з ідэяй малекулы. Поспех Мендзялеева быў пагрунтаваны менавіта на дадзенай працэдуры, якая падаецца на першы погляд досыць трывіяльнай. Да яго, аднак, згаданае адрозненне нікім выразна не праводзілася, і хімікі ў сваіх таксанамічных намаганнях не мелі яснага ўяўлення, што яны на самай справе класіфікуюць [20, c.182].

Надзвычай высока гісторыкі навукі і навукоўцы ацэньваюць таксама распрацоўку структурных уяўленняў у хіміі ХІХ ст. (і выкарыстанне структурных формул) [77, c.832]. Выключна на аснове хімічных рэакцый і аналізу іх вынікаў хімікі здолелі зрабіць высновы пра тое, як атамы размешчаны ў малекулах! Асабліва важнае значэнне дадзены кірунак даследаванняў меў у галіне арганічнай хіміі. І ў гэтым плане вельмі высока ацэньваецца прадпрынятая нямецкім даследчыкам Ф.Кекуле (1829-1896) распрацоўка структурнай формулы бензола. (Сучасны нямецкі філосаф-марксіст П.Плат, напрыклад, адзначае ў дадзенай сувязі той момант, што Кекуле прапанаваў дзве такія формулы і задоўга да квантава-механічнай рэвалюцыі ў фізіцы наблізіўся да ўяўлення, згодна з якім аб’ект можа быць адэкватна апісаны толькі пры дапамозе некалькіх розных карцін [34, т.1, c.462].)

Дата добавления: 2014-10-31