Методологічне визначення місця хімічної кінетики серед основних теорій хімії
Особливості застосування теорії концептуальних систем В.І. Кузнєцова у філософії та методології хімії. Синергетика - науковий напрям, що з'явився наприкінці ХХ століття внаслідок вивчення нерівноважної термодинаміки та теорії дисипативних структур.
Рубрика | Химия |
Вид | статья |
Язык | украинский |
Дата добавления | 18.09.2020 |
Размер файла | 22,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Методологічне визначення місця хімічної кінетики серед основних теорій хімії
В.В. Наконечна
Анотації
Стаття присвячена розгляду особливостей функціонування хімічної кінетики в сучасній хімічній науці, зокрема, її роль у становленні синергетичного підходу та формуванні хімічної картини світу. Визначається, що хімічна кінетика є однією із основних теорій сучасної хімії, основою для формування сучасної хімічної картини світу. Хімічна кінетика взаємодіє з усіми напрямами хімічних досліджень, виходячи, таким чином, за межі фізичної хімії.
Ключові слова: хімічна кінетика, синергетика, хімічна картина світу, постнекласична раціональність.
Статья посвящена рассмотрению особенностей функционирования химической кинетики в современной химической науке, в частности, ее роль в становлении синергетического подхода и формировании химической картины мира. Определяется, что химическая кинетика является одной из основных теорий современной химии, основой для формирования современной химической картины мира. Химическая кинетика взаимодействует со всем направлениям химических исследований, выходя таким образом за пределы физической химии.
Ключевые слова: химическая кинетика, синергетика, химическая картина мира, постнеклассическая рациональность.
The article is devoted to considering the features of the functioning of chemical kinetics in modern chemical science, in particular its role in the formation of a synergistic approach and in forming the chemical world view. It is defined, that chemical kinetics is one of the fundamental theories of modern chemistry, the basis for the formation of the modern chemical world view. Chemical kinetics interacts with all areas of chemical research, thus goes beyond the bounds of physical chemistry.
Keywords: chemical kinetics, synergy, chemical picture of the world, роеіпопсіаееісаі rationality.
У поле зору філософії хімії найчастіше потрапляють проблеми редукції хімії до фізики, хімічної картини світу, етичні й екологічні аспекти діяльності хіміка, окремі аспекти історії хімії. Останнім часом з'являються публікації стосовно функціонування хімії в умовах постнекласичної раціональності, але їх порівняно мало. Внаслідок цього хімію часто сприймають як "тиху гавань" у розпал наукової революції, науку, котра чекає на результати змін, але не провокує їх. Хімія є недооціненою у філософському та методологічному вимірах.
Теоретичною основою хімії нині вважають чотири теорії: періодичний закон, теорію будови речовини, хімічну кінетику та хімічну термодинаміку. Періодичний закон та історія його відкриття цікавлять передусім істориків науки. На цю тему написано безліч робіт, вона досить детально опрацьована. Теорія будови речовини викликає інтерес не лише дослідників філософії хімії, а й фахівців у галузі філософії фізики. Хімічна термодинаміка стоїть біля витоків синергетики. Хімічна кінетика часто згадується поряд із термодинамікою, але детально її роль у становленні та функціонуванні сучасної хімії розглянута поверхнево. А тим часом, якщо говорити про хіміків та хімію, то вклад хімічної кінетики у розвиток науки (як буде показано - не лише вже згаданої хімії) важко переоцінити.
Хімічна кінетика, зародившись як розділ хімії, котрий вивчає швидкість хімічної реакції, згодом зайнялася дослідженням впливів навколишнього середовища на реакційну суміш та вивченням механізмів самої реакції. На нинішньому етапі жоден науковий проект у галузі хімії не обходиться без детального вивчення механізмів хімічних процесів, впливу на них факторів зовнішнього середовища (температури, тиску, наявності домішок у реакційній суміші, тощо). Знання про ці процеси допомагає контролювати перебіг хімічної реакції та максимально збільшити вихід корисних речовин, що є важливим для промисловості. Разом із тим хімічна кінетика помітно впливає на особливості світогляду хіміка. Вона втручається у парадигмальну структуру науки, стає одним із елементів формування хімічної картини світу й дозволяє хімії перейти до постнекласичного етапу розвитку.
У вітчизняній філософії та методології хімії прийнято використовувати теорію концептуальних систем В.І. Кузнєцова. Запропонована ще у сер. Хх ст., вона може видатися застарілою, але разом із тим саме ця теорія дозволяє впорядкувати хімічне знання, розділене на велику кількість розділів і підрозділів, віднести той чи інший напрямок дослідження до конкретної концептуальної системи.
Всього В.І. Кузнєцов виділяє чотири концептуальні системи: вчення про склад, вчення про структуру, вчення про процес та еволюційну хімію. Концептуальну систему можна розглядати як вид парадигми. Поділ здійснюється за особливостями підходу до проблеми синтезу речовин із заданими властивостями, яку вчений вважає наріжним каменем розвитку хімії як науки. Окремо він виділяє до-концептуальний (допарадигмальний) етап розвитку хімії.
Вчення про склад є першою за часом виникнення концептуальною системою. Його зародження та розвиток припадає на період становлення поняття "хімічний елемент", дослідження складу речовин, на період перших спроб систематизувати вже наявний експериментальний матеріал. Вчення про структуру в основному прив'язане до розвитку органічної хімії. Це період появи структурних теорій й органічного синтезу.
Найбільшу увагу дослідників нині привертають третя та четверта концептуальні системи. Вчення про процес - це, власне і є хімічна термодинаміка та хімічна кінетика. Перша визначає, які процеси є дозволеними з точки зору енергій. Друга показує шлях, яким іде реакція, та вивчає фактори, котрі впливають на її швидкість і механізм.
Вчення про процес почало формуватися ще наприкінці ХІХ ст. На початку розвитку його платформою стала теорія хімічної рівноваги. Згодом вчені зрозуміли, що хімічна кінетика у загальному випадку є нерівноважною. Логічною основою для появи вчення про процес став висновок про дуалізм реакційної здатності хімічних речовин: одна й та ж сама речовина змінює свої властивості (інколи - на протилежні) в залежності від того, з яким співреагентом вона вступає в реакцію [6, с. 108]. Хімічна кінетика спершу була вченням про швидкість хімічної реакції та досліджувала фактори впливу на неї. Я. Вант-Гофт помітив, що на швидкість реакції впливають теплові ефекти, величина поверхні та природа стінок середовища, в якому реакція відбувається. Вчений розробив класифікацію реакцій по порядках. Гульдберг та Вааге (а не Вант-Гофт) вивели закон діючих мас, яким у дещо видозміненому вигляді хіміки користуються досі [13, с. 171]. У 1890 р. було виведено перші рівняння для швидкості оборотніх реакцій. На поч. ХХ ст. почали детально вивчати ланцюгові реакції. Центральне місце у проблематиці хімічної кінетики починає займати вивчення механізмів хімічних реакцій. Нині без вивчення стадій хімічного процесу неможливе його розуміння і наукове дослідження. Хімічна кінетика є підґрунтям сучасної хімічної науки, у більшості випадків виступаючи не стільки окремим напрямом дослідження, скільки інструментом для досягнення основної мети серії експериментів. Все рідше вивчення кінетичних особливостей хімічної реакції є кінцевою ціллю наукової роботи хіміка, але подібні дослідження забезпечують можливість продовження цієї роботи.
У сер. ХХ ст. І. Пригожин з учнями досліджував термодинаміку дисипативних систем. В роботі був використаний, у тому числі, й математичний апарат хімічної кінетики. Експерименти І. Пригожина призвели до появи досліджень систем нового типу - відкритих, нелінійних, здатних до самоорганізації та саморозвитку. Згодом В. С. Стьопін назве це постнекласичною науковою революцією. Вчені почали оперувати такими поняттями, як "нелінійність", "необоротність", "складність", тощо. У той же час, А. П. Руденко під час вивчення відкритих каталітичних систем виявляє, що елементарна каталітична система є здатною до саморозвитку. Елементарною каталітичною системою Руденко назвав комплекс каталізатора з реагентом, котрий має властивості перехідного стану [9, с. 30]. У процесі саморозвитку системи відбувається відбір тих каталітичних центрів, які мають найбільшу активність, удосконалюється структура каталізатора і з'являється механізм запам'ятовування змін у системі.
Приблизно у той же час почав розвиватися ще один новий напрямок у хімії - супрамолекулярна хімія. Вона є міждисциплінарною галуззю й розглядає хімічні системи, що складаються із молекулярних блоків [11, с. 27]. В єдине ціле такі блоки збираються за різними механізмами - від утворення суто хімічних зв'язків до силових взаємодій між молекулами. Ці системи, які ще називають молекулярними ансамблями, існують і функціонують як хімічні індивіди. Сили взаємодії між складовими малі та оборотні, тому для стійкості всього ансамблю необхідна наявність багатьох центрів зв'язування. Кожен елемент структури зберігає свою хімічну індивідуальність. Супрамолекулярні ансамблі можна розглядати як своєрідний місток між хімією та біологією, оскільки під це поняття підпадають практично всі системи органічних речовин. Із наукової та практичної точок зору, цікавість викликає здатність супрамолекулярних ансамблів до молекулярного запам'ятовування та розпізнавання, вивчення не ковалентних взаємодій у цих системах дає ключ до розуміння низки біологічних процесів - від явищ на рівні клітин до функціонування цілісних біологічних систем. Своє завдання супрамолекулярна хімія бачить у синтезі складних молекул із заданими властивостями шляхом збирання їх із простіших [4, с. 305]. При цьому спостерігається саморозвиток системи та її самоорганізація.
Процеси самозбірки та самоорганізації також проявляються при розгляді так званих наносистем. Частково такі системи розглядає супрамолекулярна хімія, основним же предметом вони є для нанохімії. Остання розрізняє дисипативну та консервативну самоорганізацію. Якщо консервативна організація характерна для закритих систем, то у відкритих системах спостерігається дисипативна самоорганізація і стає можливим синергетичний підхід.
Таким чином, паралельно з формуванням нового загальнонаукового напрямку досліджень у хімії відбувся перехід до четвертої концептуальної системи - еволюційної хімії. Її завдання полягає в дослідженні складних хімічних систем, котрі здатні до самоорганізації та саморозвитку. При переході від простих молекул до складних молекулярних ансамблів проявляються властивості молекулярного розпізнавання і транспортні властивості. Саме в межах еволюційної хімії хімічні системи починають розглядатись у динаміці. Їхній опис ускладнюється тим, що частина систем є відкритими.
Перехід від першої концептуальної системи до другої, та від другої до третьої, відбувався внаслідок накопичення проблем, принципово нерозв'язуваних у рамках пануючої парадигми. Перехід же від вчення про склад до еволюційної хімії стався внаслідок розширення кола задач, котрі можна розв'язати із використанням наявних теорій. Хімічна кінетика та хімічна термодинаміка дають змогу проводити дослідження нелінійних складних систем завдяки наявності відповідного категоріального апарату. Хімічна кінетика розглядає реакцію як процес, котрий складається з окремих стадій. У момент зустрічі частинок речовин-реагентів є мінімум два варіанти подальшого розвитку подій: або відбудеться перетворення вихідних речовин на продукти, або ж реакція не почнеться як така. Крім того, існують хімічні реакції з кількома можливими механізмами перебігу й, відповідно, кількома можливими наборами продуктів реакції.
Крім того, хімічна кінетика - чи не єдина з хімічних теорій, котра оперує поняттям "час". І теорія будови речовини, і періодичний закон, і хімічна термодинаміка є статичними. Для кінетики ж час є важливим параметром, адже вона досліджує події в їхньому розвитку. Це визначає особливості розуміння хімічних процесів, адже поняття часу часто розглядається як таке, що було запозичене із фізики. Механізм хімічних реакцій містить у собі поняття стадій, котрі розгортаються у часі одна за одною. Без вивчення стадій хімічного процесу неможливе його розуміння і наукове дослідження.
І. Пригожин та І. Стенгерс зазначають, що у динаміці час грає роль параметру, котрий дозволяє описувати зміни при переміщенні тіла, будучи нерозривно пов'язаним із поняттям "простір" [8, с. 109]. Таке переосмислення часу стає важливим при використанні синергетичного підходу.
Синергетика, як новий науковий напрямок, з'явилася наприкінці ХХ ст. внаслідок вивчення нерівноважної термодинаміки та теорії дисипативних структур. Вона знаменувала собою появу не лише нової науково-дослідницької програми, але й нового типу світогляду, котрий базується на розгляді становлення та розвитку складних організованих систем із простіших елементів. Синергетика нині постає у трьох вимірах: картина світу, наука, методологія. Ставши методологією, вона зачіпає і по-новому розкриває філософські проблеми [8, с. 58]. Буття починає сприйматися як таке, що становиться, а не як щось стале. Предмети і системи існують не самі по собі, а в контакті із середовищем, яке на них впливає і в якому вони розвиваються. У навколишнє середовище включена й людина, що обумовлює переоцінку її діяльності. У рамках синергетики можлива переоцінка поняття "хаосу". Процеси розвитку зустрічають на своєму шляху ряд випадковостей, які не змінюють загального напрямку цих процесів. Може здатися, що це все не несе в собі жодного сенсу, є безглуздим. Синергетика ж виявляє різноманітність хаосу, наголошує на важливості малих флуктуацій. Для того, щоб флуктуація почала впливати на еволюцію відкритої системи, потрібен особливий стан цієї системи - стан нестійкості [5, с. 122]. Цікавим є те, що у відкритих нелінійних системах існують дисипативні структури, адже локалізація у таких середовищах досі вважалася неможливою. Структури можуть виникати і зникати, виникати і самопідтримуватися. Зрештою, у середовищі можуть виникати хаотичні процеси. Тим не менше, дисипація у нелінійних системах виступає у ролі архітектора, вибудовуючи у них щось якісно інше. Отже, хаос виступає як сила, котра здатна вивести систему на певний атрактор.
Необоротність, яка характеризує об'єкти дослідження у синергетиці, яскраво проявляється при розгляді хімічних систем. Хімічна рівновага, до котрої прагне система, може розглядатись як приклад атрактора. На сам стан рівноваги впливають не лише концентрації реагентів та продуктів реакції, а й умови зовнішнього середовища та наявність сторонніх речовин. У деяких випадках кінетику хімічних реакцій описують нелінійні диференціальні рівняння [8, с. 188]. Ці рівняння виявилися необхідними і для опису нерівноважних хімічних процесів.
Синергетика оперує поняттям "складність". Синергетика пізнає та пояснює складне, вона концентрує на ньому свою увагу. Більше того, дослідження складного неможливе у рамках лінійних уявлень, для цього потрібно використовувати нелінійні моделі. Синергетика дозволяє по-новому дивитися на світ, який дивує самою можливістю існування у ньому складного. Складність пов'язана із когерентністю, котра є важливою характеристикою нелінійних систем [2, с. І05]. Сама когерентність є результатом упорядкування руху частин системи, які до цього рухалися хаотично. Як підставу для виникнення когерентності можна розглядати нелінійність середовища. Шляхи еволюції нелінійних систем ведуть до утворення все складніших структур, котрі виникають при інтеграції частин системи. Когерентність цих частин необхідна для їхнього поєднання, що, власне кажучи, й уможливлює виникнення складних організацій.
Утворення складних структур, виникнення когерентності у реакційному середовищі - це предмет розгляду вже згадуваної супрамолекулярної хімії. Реакційне середовище саме по собі може розглядатись як когерентне: у ньому молекули реагентів починають рухатися узгоджено на противагу попередньому хаотичному руху (особливо це стосується газових сумішей, але також справедливо й для рідин і розчинів). Утворенню структурованого середовища сприяє наявність каталізатора, котрий впорядковує частинки реагентів найбільш сприятливим для проходження реакції чином.
Розгляд нелінійних систем має певні світоглядні наслідки. Нелінійність спричиняє виникнення ідей багатоваріантності шляхів розвитку, вибору із різних можливостей, ідеї незворотності еволюції систем [5, с. 36].
Нелінійність за певних умов посилює флуктуації, роблячи відмінності більш різкими. Як уже було зазначено вище, існують хімічні процеси із кількома можливими варіантами їхнього перебігу. Крім того, саме питання про проходження хімічної реакції включає в себе дві альтернативи: вона або відбувається, або ні. Яким шляхом підуть частинки у суміші реагентів залежить від зовнішніх умов: наявності необхідної температури, тиску, сторонніх речовин.
Ідея ж незворотності є однією із ключових у хімії. Значна частина хімічних процесів проходять лише в напрямку від реагентів до продуктів реакції. У випадку оборотніх реакцій, при певному співвідношенні реагенти-продукти, встановлюється динамічна рівновага. При цьому перетворення продовжується. З молекул реагентів утворюються продукти реакції, які, у свою чергу, розпадаються на молекули реагентів. Співвідношення речовин у реакційній суміші залишається сталим. Але стан динамічної рівноваги може бути порушений. За правильно підібраних умов реакція може дійти до практично повного перетворення реагентів на продукти реакції.
Загалом же будь-яка реакція рано чи пізно виходить на стан рівноваги. Хімічна рівновага може розглядатись як атрактор для хімічної системи [8, с. 200]. У випадку паралельних реакцій, коли можливі кілька варіантів перебігу реакції та набору її продуктів, система має кілька ат- ракторів. Стану хімічної рівноваги система досягає самостійно, якщо ж його порушити, то через деякий час рівновага відновиться. Стаціонарний стан для хімічних систем є стійким. Це означає, що значна частина флуктуацій, які виникають у системі й можуть призвести до порушення рівноваги, досить швидко затухає. Але, в залежності від особливостей механізму реакції, можуть виникати стійкі флуктуації.
Керуючими параметрами у хімічних реакціях є концентрації реагентів і продуктів реакції [8, с. 201]. Коли концентрація однієї з речовин переходить поріг чутливості, система втрачає рівноважний стан. В ній з'являються періодичні коливання концентрацій. Виникає так званий хімічний годинник, який розглядають як приклад самоорганізації у хімічних системах. Реакційна суміш у цьому випадку виступає як єдине ціле. Наявність строгої періодичності процесу вказує на те, що він є когерентним. Когерентність же є важливою характеристикою нелінійних систем [2, с. 105]. Сама вона виступає як результат упорядкування руху частин системи, які до цього рухалися хаотично. Як підставу для виникнення когерентності можна розглядати нелінійність середовища. Шляхи еволюції нелінійних систем ведуть до утворення все складніших структур, котрі виникають при інтеграції частин системи. Когерентність цих частин необхідна для їхнього поєднання, що, власне кажучи, й уможливлює виникнення складних організацій.
Хімічна кінетика таким чином не лише відкриває шлях до вивчення принципово нових систем, але й закладає основи світогляду хіміка. Ця теорія включається до картини світу вченого як один із її наріжних каменів.
Стосовно існування хімічної картини світу серед дослідників немає однозначної думки. Деякі філософи та методологи науки (напр. Н. І. Зейле) у зв'язку з цим вважають, що доцільніше використовувати термін "картина хімічної реальності". Ці поняття є взаємопов'язаними, але не збігаються [12, с. 125]. Наукова реальність - це реальність у тому вигляді, в якому вона постає перед очима науки. Таким чином, картина хімічної реальності - це світ очима хіміка. Її можна віднести до основ загальної картини світу, але не ототожнити повністю.
Наукову картину світу можна визначити як специфічну форму систематизації наукового знання [10, с. 120]. Вона задає спосіб бачення предметного наукового світу на певному етапі його розвитку. Наукова картина світу виокремлює найважливіші міжпредметні зв'язки, що в подальшому використовуються для побудови теоретичних моделей, придатних для передбачення, опису й пояснення емпіричних даних. Більше того, вона закладає ту множину фактів, які доступні для вивчення людині, котра володіє тою чи іншою науковою картиною світу. Хімічна картина світу - це спосіб систематизації хімічного знання, базові теорії хімії, онтологічні припущення, котрі дають базові уявлення про світ.
На думку Н. І. Зейле, становлення КХР забезпечувалося перш за все хіміко-аналітичною експериментальною діяльністю. Враховуючи особливості історії хімії, в котрій експеримент довгий час передував теоріям, дане твердження вбачається правомірним. Основною дійовою особою при створенні КХР Н. І. Зейле називає Р. Бойля, котрий увів у хімію нью- тонівську парадигму. Завершальний етап формування КХР дослідник пов'язує із відкриттям періодичного закону Д. І. Менделеєвим [3, с. 24]. Саме створення власної КХР сприяло створенню цілісної науки хімії, основну мету якої Н. І. Зейле визначає, як і В. І. Кузнєцов, в отриманні речовин із заданими властивостями.
Формування теоретичної сфери хімії почалося із формування уявлень про атом та елемент. Прийнято вважати, що поняття "елемент" у хімію ввів й обґрунтував Р. Бойль, хоча, наприклад, у Т. Куна висловлюється сумнів щодо достовірності такої позиції. Він зазначає, що англійський вчений у своїй праці "Хімік-скептик" намагається заперечити існування елементів. Згодом виникає вчення Дальтона, і закінчення початкового етапу формування КХР Н. І. Зейле вбачає у відкритті періодичного закону, котрий має потужну евристичну силу. Приймаючи вчення про концептуальні системи у хімії, дослідник співвідносить кожну концептуальну систему із певною хімічною системою: атомом, молекулою, системою реагентів та високоорганізованими каталітичними системами.
В. С. Данилова та Н. Н. Кожевніков вважають, що наукові картини світу слід розглядати не за окремими науками, а за структурними рівнями, котрі характеризуються певними просторово-часовими параметрами. Але хімічну картину світу вони вважають винятком: у ній поєднуються самовизначення хімії як науки та чітке віднесення досліджуваних процесів до окремого структурного рівня. Таке положення ХКС дозволяє широко використовувати індуктивний підхід у хімії та встановити зв'язки між самостійними хімічними дисциплінами і забезпечити інтеграцію з іншими науками. Дослідники відмічають, що становлення хімії як науки відбулося завдяки законам збереження маси, сталості складу, законам кратних та об'ємних співвідношень. Ці закони досі зберігають методологічне значення.
Універсальним законом хімії В. С. Данилова та Н. Н. Кожевніков називають періодичний закон, а серед вузлових проблем відмічають хімічний зв'язок, хімічну рівновагу, кінетику й самоорганізацію. При цьому вони зазначають, що хімічна кінетика взаємодіє з усіма підходами та напрямками в хімії. Щодо самої ХКС дослідники приходять до наступних висновків. В основі хімічної реальності лежить "динамічна комірка складної топологічної структури. Ця комірка склеєна «електронним клеєм» за посередництвом «усуспільнення електронів»" [1, с. 110]. Поведінку, як самої комірки, так і речовини на її основі визначає її елементний склад і структура. До того ж, хімію можна розглядати як центральну науку природознавства: вона вивчає речовину на атомному та молекулярному рівнях, які знаходяться посередині між рівнями елементарних частинок і клітин. Це зумовлює легкість встановлення зв'язків між хімією та фізикою і біологією, проведення міждисциплінарних досліджень. Методологія хімічних досліджень дозволяє розвивати напрямки, які можуть бути значно віддаленими один від одного. Тенденція до редукції (перш за все, до зведення до фізики) у ХКС змішується із тяжінням до системної ієрархії, що дозволяє розвинути уявлення про складні системи на цьому рівні організації матерії.
А. А. Пєчьонкін підкреслює світоглядне значення коливальних реакцій. Він звертає увагу на те, що ці реакції є прикладом складних систем, на вивченні котрих усе більше зосереджуються науковці [7, с. 20]. Інформація про них почала накопичуватися із середини ХІХ ст., але тоді не могли знайти пояснення періодичності хімічних перетворень. Кінетика лише зароджувалася, й то лише в якості вчення про швидкість реакцій. У книзі Ф. Ф. Рунге "Речовина у тяжінні до формування", котра була видана у 1855 р., описані періодичні структури. Вони виникали на фільтрувальному папері тоді, коли на нього, одне за одним, виливали розчини певних речовин.
Із 30-тих рр. ХХ ст. з'являються роботи по вивченню періодичних явищ при окисленні вуглеводнів у турбулентних потоках. У 1949 р. була надрукована стаття, в якій сформовано поняття "термокінетичні коливання". Основу механізму таких коливань становлять термічні та кінетичні взаємодії, в ході яких змінюється температура. Термокінетичні коливання спостерігаються в гомогенних системах і забезпечуються термо- каталізом - пришвидшенням реакції від тепла, котре виділяється внаслідок її проходження.
У 50-тих рр. була описана знаменита реакція Білоусова-Жаботинсь- кого. Її відкрили при моделюванні та спрощенні циклу Кребса. Періодичні зміни кольорів розчину при проведенні цієї реакції забезпечують коливання концентрацій неорганічних складових суміші - брому, броміду, йонів Церію. Але тоді наукова спільнота не проявила помітної зацікавленості до вивчення подібних реакцій. Увага до автоколивальних процесів виникла тоді, коли з'явилися можливості для вивчення складних систем, можливості не стільки технічні, скільки світоглядні. Для того, щоб прийняти подібну наукову реальність, треба було засвоїти уявлення про самовпорядкування та розвиток систем.
Періодичний закон, звісно, не втратив свого значення для хімії. Він був і залишається одним із наріжних каменів цієї науки. Але поряд із ним постає хімічна кінетика. Предметний світ хімії є світом перетворення речовин зі зміною їхніх властивостей. Періодичний закон описує закономірності цих перетворень. Теорія будови речовини дає розуміння того, що саме бере участь у перетвореннях. Хімічна кінетика поглиблює опис, розкриваючи механізми перетворень та даючи інструменти впливу на них. У науковому світогляді хіміка ці три компоненти діють разом, даючи максимально повне уявлення про предмет дослідження. Хімічна кінетика починає відігравати ключову роль при переході до постнекласичної наукової картини світу, адже в поле її розгляду потрапляють автоколивальні процеси, каталітичні петлі, котрі відносяться до систем, здатних до самоорганізації. Вона дозволяє розглядати відкриті системи, якомога повніше враховувати вплив сторонніх факторів на перетворення речовин. Крім того, хімічна кінетика - єдина теорія в хімії, котра дозволяє вивчати механізми реакцій, що є важливим для роботи хіміка. Механізм реакції - це суть хімічного процесу. А, в свою чергу, при вивченні механізму реакції хімік зіштовхується із поняттям часу, що є нехарактерним для періодичного закону, теорії будови речовини та хімічної термодинаміки.
Хімічна кінетика, включаючись до хімічної картини світу, дозволяє перейти до постнекласичного типу наукової раціональності. В її апараті закладені інструменти для дослідження нелінійних відкритих середовищ - і тому перехід від третьої до четвертої концептуальної системи став переходом світоглядним, але не спричинив докорінного перегляду хімічних теорій. Напрацювання у хімічній кінетиці допомагають вченим при дослідженні супрамолекулярних систем, наносистем і складних каталітичних процесів. Кінетика хімічних реакцій важлива й для міждисциплінарних досліджень - наприклад, у біохімії, фармацевтиці. Вона взаємодіє з усіма напрямками хімії, стаючи основою картини світу та одним із методів хімічної науки.
Література
синергетика хімія концептуальний дисипативний
1. Данилова В. С., Кожевников Н. Н. Химическая картина мира и ее положение в системе фундаментальных дисциплинарных онтологий. [Текст] // Вестник ЯГУ. - 2009. - Т. 6, № 2. - С. 106-111.
2. Добронравова И. С. Синергетика: становление нелинейного мышления. [Текст] / И. С. Добронравова - К.: Лыбидь, 1990. - 148 с.
3. Зейле Н. И. О трудности методологических прививок в истории химии. [Текст] // Вестник Томского государственного университета. Философия. Социология. Политология. - 2012. - № 4 (20), вип. 1. - С. 20-26.
4. Зоркий П. Н., Лубнина И. Е. Супрамолекулярная химия: возникновение, развитие, перспективы. [Текст] // Вестник Моск. Ун-та. Серия 2. Химия. - 1999. - Т. 40, № 5. - С. 300-307.
5. Князєва Е. Н. Основания синергетики. Режимы с обострением, самоорганизация, темпо- миры. [Текст] / Е. Н. Князева, С. П. Курдюмов - СПб.: Алетейя, 2002. - 414 с.
6. Кузнецов В. И. Общая химия: тенденции развития. [Текст] // Кузнецов В. И. - М.: Высш. шк., 1989. - 288 с.
7. Печенкин А. А. Мировоззренческое значение колебательных химических реакций. [Текст] // Вестник Московского университета. Серия 7. Философия. - 2005. - № 6. - С. 20-35.
8. Пригожин И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. [Текст] / И. Пригожин, И. Стенгерс [пер. с англ. Ю. А. Данилова] - М.: Прогресс, 1986. - 432 с.
9. Руденко А. П. Теория саморазвития открытых каталитических систем. [Текст]/ А. П. Руденко. - М.: Изд-во МГУ, 1969. - 276 с.
10. Степин В. С. Теоретическое знание. [Текст] // В. С. Степин. - М.: Прогресс-Традиция, 2000. - 400 с.
11. Стид Дж. В., Этвуд Дж. Л. Супрамолекулярная химия. Том 1. [Текст] / Дж. В. Стид, Дж. Л. Этвуд [пер. с англ. И. Г. Варшавской, Б. И. Харисова] - М.: ИКЦ "Академкнига", 2007. - 480 с.
12. Трофимова Ю. А. Проблема соотнесения понятий "научная картина мира" и "научная реальность". [Текст] // Вестник ЧГУ. - 2010. - № 16. - С. 122-125.
13. Фигуровский Н. А. История химии. [Текст] // Н. А. Фигуровский. - М.: Просвещение, 1979. - 311 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Значення хімії для розуміння наукової картини світу. Склад хімічних речовин. Виокремлення найважливіших галузей хімії: органічної, еорганічної, аналітичної та фізичної. Розвиток хімічної технології. Діалектико-матеріалістичне сприйняття природи.
презентация [7,9 M], добавлен 12.05.2015Хімічний зв’язок між природними ресурсами. Значення хімічних процесів у природі. Роль хімії у створенні нових матеріалів. Вивчення поняття синтетичної органічної та неорганічної речовини, хімічної реакції. Застосування хімії в усіх галузях промисловості.
презентация [980,0 K], добавлен 13.12.2012Місце хімії серед наук про природу, зумовлене предметом її вивчення й тісними зв'язками з іншими науками. Роль хімії в народному господарстві, у побуті, її внесок у створення різноманітних матеріалів. Значення хімії у розв’язанні сировинної проблеми.
презентация [1,8 M], добавлен 04.02.2014Дослідження значення хімії - однієї з наук про природу, що вивчає молекулярно-атомні перетворення речовин. Основне призначення та галузі застосування хімії: сільське господарство, харчова промисловість, охорона здоров'я людей. Використання хімії у побуті.
презентация [240,5 K], добавлен 27.04.2011Дитинство та юність О.М. Бутлерова - видатного хіміка-експериментатора, автора теорії хімічної будови. Навчання в університеті та сімейне життя Олександра Михайловича. Основні положення теорії будови хімічних сполук. Внесок Бутлерова у розвиток хімії.
презентация [3,3 M], добавлен 26.09.2012Значення хімії у розв'язанні сировинної проблеми. Значення хімії у створенні нових матеріалів. Неметалічні матеріали, біотехнології. Основні напрямки досліджень. Сфери застосування сучасних нанотехнологій. Напрями розвитку хімічного комплексу.
презентация [14,0 M], добавлен 27.04.2016Практична користь хімічної науки для виробництва сировини. Засоби, що використовуються хімією для розвідування і застосування дешевої сировини і видів альтернативних сировинних матеріалів. Специфіка застосування деревини і продуктів її переробки.
реферат [283,5 K], добавлен 28.04.2010Методи дослідження рівноваги в гетерогенних системах. Специфіка вивчення кінетики хімічних реакцій. Дослідження кінетики масообміну. Швидкість хімічної реакції. Інтегральні методи розрахунку кінетичних констант. Оцінка застосовності теоретичних рівнянь.
курсовая работа [460,7 K], добавлен 02.04.2011Предмет, задачі, значення і основні поняття аналітичної хімії. Система державної служби аналітичного контролю, його організація в державі. Способи визначення хімічного складу речовини. Класифікація методів аналізу. Напрями розвитку аналітичної хімії.
реферат [19,8 K], добавлен 15.06.2009Аналітична хімія — розділ хімії, що займається визначенням хімічного складу речовини. Загальна характеристика металів. Хроматографічний метод аналізу. Ретельний опис обладнання, реактивів та посуду для хімічного аналізу. Методика виявлення катіонів.
курсовая работа [528,6 K], добавлен 27.04.2009Предмет біоорганічної хімії. Класифікація та номенклатура органічних сполук. Способи зображення органічних молекул. Хімічний зв'язок у біоорганічних молекулах. Електронні ефекти, взаємний вплив атомів в молекулі. Класифікація хімічних реакцій і реагентів.
презентация [2,9 M], добавлен 19.10.2013Інтеграція природничо-наукових знань як нагальна потреба сучасної освіти. Відображення міжпредметних зв’язків у програмах з хімії (порівняльний аналіз). Класифікація хімічних реакцій за різними ознаками. Реакції сполучення, розкладу, заміщення, обміну.
дипломная работа [133,1 K], добавлен 13.11.2008Хімія в розвитку матеріального виробництва. Теоретичне природознавство. Питання філософського світогляду. Причинни зв’язків між предметами і явищами. Три великі відкриття природознавства XIX століття. Формування діалектико-матеріалістичного світогляду.
реферат [28,5 K], добавлен 22.10.2008Основні чинники, які впливають на швидкість хіміко-технологічного процесу. Рівняння швидкості масопередачі гетерогенних процесів. Способи визначення приватного порядку. Метод підбора кінетичного рівняння. Графічний метод визначення порядку реакції.
реферат [56,1 K], добавлен 23.02.2011Хімічний склад і поглинаюча здатність ґрунтів. Методика визначення активності іонів і термодинамічних потенціалів в ґрунтах. Вплив калійних добрив на активність іонів амонію в чорноземі типовому. Поглиблене вивчення хімії як форма диференціації навчання.
дипломная работа [823,0 K], добавлен 28.03.2012Характеристика неорганічних кислот (сірчана, соляна, азотна), лугів (гідроксиди натрію та калію) та солей (нейтральні, кислі, основні). Вивчення вимог техніки безпеки щодо пакування, транспортування і зберігання небезпечних хімічних матеріалів.
реферат [21,9 K], добавлен 09.02.2010Основи теорії епітаксійного росту. Здійснення процесів епітаксії осадженням з газової, рідинної та твердої фаз. Отримання монокристалічних плівок методом молекулярно-променевої епітаксії. Застосування гетероепітаксійних кремнієвих структур в електроніці.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 25.01.2013Основні фактори, що визначають кінетику реакцій. Теорія активного комплексу (перехідного стану). Реакції, що протікають в адсорбційній області. Хімічна адсорбція як екзотермічний процес, особливості впливу на нього температури, тиску та поверхні.
контрольная работа [363,1 K], добавлен 24.02.2011Розподіл катіонів на рупи за сульфідною та за кислотно-лужною класифікацією. Класифікація аніонів за розчинністю солей барію і срібла. Вивчення реакцій на катіони. Аналіз суміші катіонів різних аналітичних груп. Проведення аналізу індивідуальної речовини.
методичка [1,3 M], добавлен 04.01.2011Із середини ХІХ століття відбувся поділ хімії на теоретичну і практичну. Передумови створення фізико – хімічного аналізу. Пірометр Курнакова. Нові методи дослідження фізико-механічних властивостей металевих сплавів. Вчення про бертоліди та дальтоніди.
реферат [1,2 M], добавлен 24.06.2008