Физическая химия

Наука, объясняющая и находящая закономерности.

Первая лекция – Ломоносов. С 1860 г Бекетов (1826-1911) стал читать курс. С 1844г физ-химическое отделение харьковского ун-та. Становление физхимии как науки – работы Вантгоффа, Оствальд, Аррениус, Менделеев.

При развитии физ химии появились особые дисциплины. Два периода развития. Возникают – химическая кинетика, электрохимия (открытие электролитической диссоциации). Учение о катализе. Коллоидная химия (дисперсное состояние вещества).

Первый этап – микрокопический, термодинамический. Изменение энергии, направление реакции, температурные условия, растворимость, давление.

Второй этап – исследование вглубь атома. Квантовомеханический этап. Квантовая химия. В физической химии стираются грани классов химических веществ. Предмет – функциональные связи. Соотношения между физическими и химическими явлениями.

Неорганическая химия граничит с геохимией, минералогией, петрографией и геологией.

Органическая химия - с биохимией, биологией.

Геохимия – наука о химическом составе земли, о законах распространения и распределения, способах сочетания и путях миграции химических элементов на земле. Опирается на хим методы. Введено Шёнбейном. Открыл озон. Получил нитроцеллюлозу. Вопросы катализа. Каталитические реакции разложения и окисления. Вернадский. Сформулировал задачу геохимии как науку об истории атомов на земле. Ферсман. Гольдшмидт.

Биохимия – раздел знания смотрящий в постнеклассический этап развития науки. Возникала благодаря медицине. Хим процессы, протекающие в организме. Направления – статическая, (хим природа и свойства веществ, входящих в состав клеток, тканей, органов) динамическая (превращения веществ в организме), функциональная (вскрытие химических основ функциональной деятельности. Химический аспект сокращения сердечной мышцы, химический аспект передачи наследственности). Биохимия животных, человека, микробов. ОБЩАЯ БИОХИМИЯ – химические закономерности для всех форм жизни. Происхождение жизни. Каталитические процессы в живой природе.

Развитие молекулярной генетики. В ядре клетки есть гены. Машина по производству молекулы белка. Описать атомно-молекулярные механизмы производства белка геном.

Язык химии. Средство, вносящее упорядоченность в объем химического знания. Средство для максимально очной передачи информации о составе, ходе процессов, о возможных соединениях в результате реакции. Выработка языка – насущная задача. Не носит универсального характера. Не распространяется на другие области знания. Потеснен языком обыденной жизни. Большое количество химических соединений. Точно установить количество хим соединений не представляется возможным. Происходит синтез новых химических веществ, элементов. 50-60 тыс неорганических соединений в сер 18 в. Органических свыше миллиона. Может оказаться раствором, химической смесью. Первую классификацию предложил Берцелиус. Он использовал ток для разложения веществ. Расположил в ряд от наиболее электроотрицательного до электроположительного. Металлоиды и металлы. Проблема химической номенклатуры (роспись имен). Закреплялись бессистемно долгое время. Одно и то же вещество имело несколько названий.

Карл Шееле назвал кислород огненным воздухом.

Лавуазье – жизненным воздухом.

Пристли – дефлогистированным воздухом.

Лавуазье возглавил комиссию по созданию новой химической номенклатуры.

Серную кислоту называли купоросным маслом. Сохранялись тривиальные названия химических веществ (обычных). Охра. Кристаллический оксид железа с примесью глины.

Бертолетова соль, Глауберова соль.

Женевская номенклатура органических соединений 1892 г. Химическое строение и характер углеродного скелета. Льежские правила, утвержденные на 10 конференции. Международный комитет чистой и прикладной химии ИЮПАК.

3. Донаучный и натурфилософский этапы развития химии

Происхождение слова химия. И Египта, Греции, с Востока? Египет. Ждевнее название Египта – черная земля. Химия – египетское искусство. Греч историк Плутарх так говорит. Химическое знание возникало благодаря ремеслу. Ремесленная химия. Выплавка металлов, изготовление стекла и керамики. Изготовление и крашение бумаги, тканей. Получение продуктов питания. Получение лекарств. Среди ремесленной химии – металлургия.

Золото серебро медь железо свинец олово ртуть – известные металлы.

Химия – выплавление металлов из руд. Алхимия – стремление превратить неблагородные металлы в благородные. Важность металлургии.

Музей – Александрийская философская школа 332 г до н.э.

Библиотека имела 700 тыс рукописей. Сожжена полностью. Была лаборатория священного искусства. В храме Сирраписа. Химия существовала и в Египте и в Греции одновременно. Первым, кто обобщил был Плиний старший. 23(24).

Химия питалась философскими идеями Аристотеля. Тела не были первичными, определялись абстрактными качествами.

4 принципа – 4 элемента. Сухость – влажность, холод – тепло. Пары противоположных качеств. Между ними влаж+холод=вода, холод+сухость=земля, сухое+теплое=огонь,

Средневековая алхимия добавили соль (растворимость), серу(горючесть) и ртуть (металличность).

Хотели найти эликсир жизни панацею. Научились приготовлять спирт.

Операции с веществами: дистилляция, возгонка, фильтрация, осаждение, кристаллизация. Царская водка – смесь соляной и азотной. Крепкая вода – азотная кислота. Сурьма, цинк, форфор, мышьяк. О характере процессов, протекающих в живых организмах.

Металлы казались сложными. Хотели разложить и воссоздать как благородными.

Ученик Парацельса установил факт участия в желудке соляной кислоты.

4. Классический этап развития химии как науки о составе веществ. Реализация принципа атомизма

Конкретно научные химические знания – наука о составе веществ. Наука о химических элементах и их соединениях. Химическая технология основных неорганических веществ. Пересмотр взглядов Аристотеля. Он отрицательно относился к атомистам. Демокрит утверждал наличие атомов в пустоте. А пустоты в природе нет. Ничто не может существовать. Пустоты нет.

Пьер Гассенди фр. Философ, теолог, математик. Возрождал и пропагандировал атомистические воззрения и этику эпикура. В пространстве движутся атомы, обладающие внутренним стремлением к движению. Атомы сотворены богом, много, но счетно. Молекула – как соединение атомов. Закрепил Роберт Бойль. Энгельс говорит, что с именем Бойля связывается понимание химии как науки. 1661г. «Химик-скеплик» Бойль. В форме беседы две позиции. Автор, последователь Аристотеля, последователь Парацельса и судья.

Бойль смотрел на химию как должен смотреть философ. Признать множество элементов. По смыслу можно догадаться, что принимает сторону Демокрита Прямо понять было сложно. Критика Аристотеля и Алхимиков. Классическая механика Ньютона позволила хим объяснять связь как тяготение атомов. Корпускулярная философия Ломоносова. Первый профессор химии в России.

История химии щла зигзагами. Георг Шталь 1659-1734 гг. Так как Бойль не выдвинул концепции, то выиграла концепция флогистона Шталя. «Основания химии». Сущность теории флогистона – все вещества способны гореть, содержать невесомый флюид – флогистон («огонь» с греч.), выделяющийся при прокаливании, горении.

Учение флогистики отвечало критериям научности в те времена. Стимулировала открытиям газов, пневматике, освободились от представлений Аристотеля. Гипотеза о том, что флогистон имеет отрицательный вес. Горение прекращалось, если прекращался доступ воздуха. Никому не удавалось выделить флогистон в чистом виде. Историческое поражение теории Шталя. Концепция кислородного горения Лавуазье. Увеличение веса при горении. Горение – это окисление, это главный тезис Лавуазье.

Доказал, что вода не простое вещество.

Стехиометрические законы.

Джон Дальтон. Выдвинул и обосновал теорию атомного строения, атомистика, которая объясняла эмпирическии закон постоянства состава.

Периодический закон Менделеева.

Неклассическая химия. Резерфорд.

Мозли, Бор. Периодичность связали с зарядом ядра.

Постнеклассическая химия. Закономерности нелинейной динамики. Белоусова-Жаботинского реакция. Все этапы – от донаучного до постнеклассического.

Лекция 22. Философские проблемы биологии

1. Биология как научная дисциплина. Биология и другие науки о природе. Специфика биологического познания

Биология понимается как комплекс наук всесторонне изучающих живую органическую природу, её возникновение и развитие, явления и закономерности жизнедеятельности животных и растительных организмов, связи организмов друг с другом и с неживой природой.

Термин ввел 1802 г Жан Батист Ламарк.

Объект изучения – живая природа. Природа не выступает в виде единого предмета. В предметной сфере выделяются пласты организации природы. Структурная единица биологического знания в качестве своего элемента имеет определенный уровень живой природы.

1. Молекулы, белки, кислоты. Пересечение биологии, физики, химии. Молекулярная биология.

2. Органы и ткани, образованные клетками. Цитология – учение о клетке. Гистология – учение о тканях. Органология – учение об органах. Генетика – учение о наследственности. Вначале генетика была ветвью физиологии развития.

3. Онтогенетический уровень. Отдельные особи. Организменная биология, физиология, морфология – учение о структуре организма.

4. Уровень популяций. Популяция – небольшая длительно существующая группа особей одного вида, внутри которой происходит обмен наследственной информацией. Эволюционная судьба популяции. Надорганизменная биология. Ветви этой биологии изучают распространение организмов – биогеография.

5. Биосферный уровень (Э.Зюсс). Работы Вернадского. Биосфера – вся область распространения живых организмов вместе со средой. Биогеоценозы – своего рода кирпичики биосферы. Организмы со средой на определенной территории. Делятся на биоценозы – только живые организмы на определенной территории.

Предмет биологии детализирован, иерархизирован, структурирован.

Выделяют микробиологию, ботанику и зоологию. Деление идет по другому признаку.

Систематика. Её задача – создание такой системы органического мира, которая наиболее полно бы отражала взаимодействие между организмами.

Методы биологии. В рамках естествознания. Наблюдения и опыт. Сыграли роль в становлении биологии. Но не потеряли значимости и сейчас.

Биология – описательная наука исходя их методов. Это не означает, что другие методы для биологии не характерны. Трудности для биологии в том, что прижизненный эксперимент затруднителен. Оригинал является только моделью. Объект выделен из сетей взаимодействия. Математические методы в биологии. В физике есть возможность изучения идеальных объектов, в отличие от биологии. Исследование особей, популяции. На уровне массовых объектов математика в биологии применяется. Необходимость, невозможность математизации. Роль естественного неформализованного языка намного выше, не только потому. Что описание преобладает над разного рода прогнозами в отношении поведения. Естественный язык – качественный анализ и наглядность. Возрастает значение пограничных дисциплин синергетика, психология, социология.

Биология – это точка сопротивления.

Ключевое место. Дает биологическую картину мира. Система общих представлений зарождения и развития живой природы, основанных на данных науки биологии. Биохимия, биофизика. Связь с научно-технологическим знанием. Фармакология и медицина, биотехнология – наука о методах и технологии производства различных веществ, с использованием природных биологических объектов и процессов. Отличие синтетических дисциплин от традиционных – это экспериментальные науки. Имеет ли биология научный статус без физико-химической составляющей и возможен ли ее прогресс как науки. Чем больше физики в другой дисциплине тем более она научна.

Биология без физики наука или нет?

От простого к сложному – редукционизм. Мировоззренческая методологическая установка, которая означает анализ сложного феномена на основе знания о составляющих его элементах. Сложное разбивается на простое. Связан с механицистическим детерминизмом. Вероятностный деторминизм, с которым связан холизм.

Холизм – («холос» – целое) – целое определяет свойства частей.

Биология всегда имеет дело с тем обстоятельством, что игнорировать целое и его организующую роль невозможно.

Эмбриология – возникновение эмбриона и его развитие. Целого еще нет, а клетки уже знают к каким тканям относятся.

Основная проблема физика – это биология. Карпинская

Физикализм – это принцип, согласно которому феномен живого исчерпывающе объясняется физикой и химией.

Физикализм в чистом виде вряд ли возможен. Исследователь отодвигает в будущее поглощение биологии физикой.

Проблема телеологии – определяет взаимоотношение биологии с другими науками. Телеология – учение о цели. Такой способ описания и объяснения любых явлений объективного и субъективного мира, при котором важное место принадлежит понятиям цели, смысла, функции, роли. Античность. Аристотель. Учение о 4 причинах. И развитие организма. И задача о подброшенном вверх камне объяснялась с телеологических позиций.

Энтелехия – цель, которая существует внутри (имманентно). Присуща самому организму.

Понятие целевой причины классическая наука изымает из объяснения мира. Для двух областей познания невозможно изъять социология и биология. Человеческая деятельности и биологический феномен.

Витализм – конец 19 в. Ганс Дриш. Эксперименты с яйцами морского ежа.

Энтилехия.

В более поздние периоды постнеклассическое знание активно употребляет теологические объяснения. Норберт Винер – говорил. Что кибернетика наука об управлении машин и человека.

Самоорганизация в физических и химических системах.

Эйген Манфред концепция гиперциклов. Самовоспроизведение информационного характера, которое характерно для организмов. Описывает добиологические стадии.

Уникальность объекта исследования – ключевое слово для биологического познания. Также в геологии. Геологические объекты индивидуальны. Атомы одинаковы. А ткани нет.

Постановка опыта, которая позволила бы изучать организм только естественнонаучными методами не позволяет сохранять организм живым. Взгляд физика и биолога дополнительны.

2. История развития биологии

Натурфилософский период. Эмпедокл из Агригета. 5 в до н.э. Принцип элементаризма. Анализ основных элементов играет ключевую роль. Огонь, земля, вода, воздух. Природа мыслилась живым целым. Физика – живая форма роста. Любовь и вражда. Мифологический дарвинизм. Отбор случайных жизнеспособных сочетаний в хаосе животных форм. Тина, животные формы, руки без туловища, под воздействием любовного получались разные формы. Вражда разрушала неприспособленные формы, и постепенно, путем естественного отбора получились жизнеспособные формы, способные к размножению. Уже не из тины, а друг от друга появлялись. Эмпедокл заложил основы физиологии. Стихии сочетаются в определенном целесообразном соотношении. Животные избирают жизненную среду в зависимости от того какие элементы в их теле преобладают.

Ученая медицина.

Аристотель – отец биологии. Трагист – аптекарь. Работал с растительными лекарственными средствами. В Средневековье никто не осмеливался пересматривать положения Аристотеля. Таков был его авторитет.

«Физиолог» труды с поздней античности до средневековья. Полезно то, что ведет к спасению в средневековье. Назидательность. «Бестиарий» муравьиный лев. Не есть траву, и не ест мясо. Он умирает. Человек, который служит и дьяволу и богу – он быстро погибает.

Механицизм. Живой организм – механическое устройство. Леонардо описывает и изображает из так. На базе физхим методов развивалось новое знание в эпоху Возрождения. Ятрофизика, ятрохимия.

У Гаврей опровергает Галлена. Описывает большой круг кровообращения. Принцип – все живое из яйца.

Левенгук изготавливает микроспоп. Микробиология обязана ему своим происхождением.

Лавуазье – роль кислорода в дыхании животных и образовании животного тепла.

Гальвани – животное электричество.

18 век. Классическая наука. Биологическая проблематика ранее так не интересовала людей. Натуралист – наблюдатель. Классифицирует, описывает природу. Карл Линней (1707-1778). Заселение новых территорий. Америки, например.

Гибридизация. Франция – виноделие. Англия – животноводство, породистые собаки, лошади. Тема наследственности. Знание о поле растений. Рудольф Якоб Камерариус доказал наличие мужских и женских органов для растений.

Исследование растений, упомянутых в Библии. В качестве подарка «Введение в помолвку растений». Далее он создал свою классификацию. Строение цветка. 24 класса для растений.

«Система природы». Бинарная биологическая номенклатура.

Тема наследственности и тема видов не разделялись. Это тема гибридов. Грегор Мендель (1802-1884гг) тема наследственности. Идея о дискретности наследственности. В биологии возникает идея наследственных единиц, которые позднее были названы генами. Дает их числовые соотношения. Особый контекст науки. Тема геологического знания и социально экономической тематики. Перенаселение городов. Экстернализм. Теория эволюции Дарвина под влиянием внешних обстоятельств.

Эволюция идей эволюции.

Концепция преформизма и эпигенеза. Преформизм и эпигенез – изменчивость в пределах эмбрионального развития. Реформизм -индивидуальное развитие и рост индивидуального зародыша. Эпигенез – учение о зародышевом развитии организма как процессе, в котором изменения осуществляются как серия преобразований.

Сент-Илер (1772-1844 гг) об отклонении в развитии эмбриона под воздействием внешней среды. Рыба становится головастиком, затем лягушка. Тема изменчивости видов.

Роль отводилась уродам. Теротология – наука об уродливых организмах. Жан Батист Ламарк и его концепция эволюции. Процесс развития от низших форм к высшим, которые есть результат реализации присущему природе стремлению к усложнению. Приобретенные в результате употребления или неупотребления органа изменения передаются по наследству. Шея у жирафа вытягивается и это передается по наследству. Видоизменение. Концепция трансформизма («тансформа» – превращаю, пробразую) – преобразование организма посредством приспособлением организма.

Эволюционное учение Чарльза Дарвина (1809-1882). Приблизилось к идеалу научности. Формирование законов, системность, опора на эмпирический материал. Дарвинизм – теория основанная на воззрениях Дарвина. 1858 г Линнеевское общество, доклад. Альфред Уоллис высказал дарвинские взгляды. Уоллис признал, что Дарвин описал полнее, лучше. Признал приоритет Дарвина. Книга «Дарвинизм».

3. Философская проблема сущности жизни и её интерпретация в биологии

19.04. лекция будет в ИХТТ. На кафедре. Конференц зал, 5 этаж.

Дата добавления: 2013-12-12