Учение о периодичности как методологическая основа курсов химии средней и высшей школы

Annotation: thisarticleexaminesthemethodological, scientific, andphilosophicalsignificanceoftheperiodiclawandtheperiodicsystemofchemicalelementsof D.I. Mendeleev. Theroleofperiodiclawas a methodologicalbasisforthestudyofchemistrycoursesofsecondaryandhighereducation. Theinfluenceofthedoctrineofperiodicityonthedevelopmentofmodernscienceofchemistry.

Keywords: methodology, methodologicalfunction, scientificandphilosophicalsignificance, methodologyofscience, thedoctrineofperiodicity, periodiclawandtheperiodicsystemofchemicalelements D.I. Mendeleev, generalizationandsystematizationofstudents' knowledge.

Открытие периодического закона - это научный подвиг, который совершил в 1869 г. молодой русский ученый, профессор Петербургского университета Дмитрий Иванович Менделеев.

Каждое открытие - это событие в истории мировой науки.каждое открытие - это постижение нового, ранее непредвиденного или едва уловимого. Разными бывают по своей значимости и последствиям сделанные учеными открытия. И лишь немногие называют революционными. Таковы теория происхождения видов Ч. Дарвина, законы наследственности Г. Менделя, теория относительности А. Энштейна, периодический закон Д.И. Менделеева и некоторые другие.

В чем их революционная роль? Прежде всего, в том, что они выводили науку на новые рубежи, показывая необходимость принципиально нового подхода к решению поставленных проблем, имели огромное мировоззренческое, методологическое значение, более глубоко и полно раскрывали научную картину мира.

Почему же открытие Менделеева было расценено, в том числе и Ф.Энгельсом, как научный подвиг?

Прежде всего, потому, что Д.И. Менделеев значительно опередил свое время в раскрытии сложной связи, существующей между свойствами конкретных химических соединений (молекул) и кристаллов) и важнейшими (или, как он говорил «коренными») свойствами атомов.

Открытие Д. И. Менделеевым периодического закона обобщило химические знания, накопленные к середине XIX века и обусловило бурное развитие многих областей химии.

Химическая наука стала развиваться в новых направлениях, которые раньше не были возможны. Обозначен вопрос о полноте и пределах периодической системы, в результате внимание ученых было привлечено к химическим элементам, замыкавшим периодическую систему химических элементов. Сам Менделеев придавал исключительное значение исследованию химии урана, призывал развивать работы в этой области. Исследования урана привели к открытию радиоактивности и рождению новой области химии - радиохимии. Несомненно, это неразрывно было связано с той революцией в химии, которую произвел периодический закон Д.И. Менделеева. менделеев система химический элемент

Открытие периодического закона и создание системы химических элементов имело огромное значение не только для химии, но и для всего естествознания в целом. Открытие Д.И. Менделееваобогатило человеческое знание одной из фундаментальных закономерностей природы. Оценивая значение открытия Д.И. Менделеева, Ф. Энгельс писал: «Менделеев, применив закон о переходе количества в качество, совершил научный подвиг, который смело можно поставить рядом с открытием Леверье, вычислившего орбиту еще неизвестной планеты - Нептуна» [4].

Периодический закон оказался могучим орудием предвидения в области ядерных процессов. Опираясь на периодический закон, удалось найти ключ к теоретическому пониманию ядерных процессов.

Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, как одна из форм его выражения, являются общепризнанной основой методологии современной химии.

Теоретико-методологическими достижениями являются:

1. Периодическая система химических элементов позволяет устанавливать и предсказывать зависимость физических и химических свойств элементов от заряда атомного ядра.

2. Периодическая система, являясь графическим отображением периодического закона, является наглядным и доступным выражением периодического закона для понимания обучающихся.

3. Периодическая система химических элементов - гармоничная классификация химических элементов и их соединений.

Методологическую функцию открытого периодического закона использовал сам Менделеев, описав подробно физико-химические свойства трех элементов, оставив в периодической системе для них свободные клетки. В течение 15 лет, при жизни Дмитрия Ивановича Менделеева все три элемента были открыты:

- Экабор-скандий (шведский ученый Л.Ф.Нильсон);

- Экаалюминий-Галлий (французский химик Лекок де Буабодран);

- Экасилиций-Германий (немецкий химик К.А. Винклер).

Открытие галлия, скандия и германия было величайшим триумфом периодического закона.

На основе периодического закона искусственно созданы трансурановые элементы, расположенные в периодической системе после урана. Американский ученый Г.Сиборг с сотрудниками в 1955г. открыли элемент №101 и назвали это менделевием в честь создателя периодической системы. Они объяснили это тем, что менделеевская периодическая система в течение почти столетия служила ключом к открытию элементов». Позднее Сиборг писал: «Согласно обычаю, ученые, получившие новый элемент, имеют право дать ему свое название. Американские ученые предложили назвать элемент 101 менделевием - в честь великого русского химика, который первым использовал периодическую систему для предсказания химических свойств неоткрытых элементов. Этот принцип явился ключевым при открытии почти всех трансурановых элементов и бесспорно сохранит свое значение в последующих попытках продвинуться в этой области науки.

Осознавая глубинный смысл методологического значения периодического закона сам Менделеев указывал, что «до периодического закона элементы представляли лишь отрывочные случайные явления природы; не было повода ждать каких-либо новых, а вновь находимые были полной неожиданной новинкой. Периодическая зависимость первая дала возможность видеть неоткрытые еще элементы в такой дали, до которой невооруженное этой закономерностью зрение до сих пор не достигло» [2].

Методология (дословно - учение о методе) в настоящее время определяется как наука о путях и средствах рационализации научной деятельности, приращения нового знания [1]. Новый стиль мышления не совместим с пониманием науки только как знания. Наука - это единство знания и способа его получения, т.е. единство теории и методологии.

Значимость периодического закона и периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева для развития методологии химии трудно переоценить.

Высоко оценивая значение периодического закона, академик А.Е. Ферсман писал: «Менделеевский закон - не частный закон природы, а один из общих законов, играющих особую роль. Как всякий крупный закон, он должен обладать двумя основными качествами: во-первых, способностью к развитию - эволюции, а во-вторых, - известной приближенностью и постепенным уточнением своих формулировок, благодаря огромному охвату громадного количества фактов и явлений» [3].

В настоящее время различают научное и философское значение периодического закона.

Научное значение состоит в том, что он оказал огромное влияние на развитие современной химии, дал возможность изучать химические элементы во взаимосвязи, открыл перспективы научного предвидения.

Академик А.Е. Ферсман указывал, что «новые завоевания рождаются всюду, где ученые применяют закон Менделеева к анализу природных явлений».

Оценивая значение периодической системы, английский химик В.Рамзай называл ее «компасом для исследователя»» а датчанин Н.Бор - «путеводной звездой для исследователей в области химии, физики, минералогии, техники».

Открытие периодического закона послужило толчком к развитию теории строения атома. С помощью периодического закона решаются такие задачи современной химии, как получение сверхчистых материалов и специальных сплавов для атомной, ракетной и полупроводниковой техники.

Периодический закон позволил систематизировать свойства химических элементов и их соединений. Периодическая система химических элементов - графическое отображение периодического закона, единая стройная система, объединившая в единое целое все химические элементы Вселенной. Атомы стали рассматриваться как

1. органически связанные между собой общей закономерностью;

2. обнаруживающиепереход количественных измененийатомного весав качественные изменения их свойств;

3. свидетельствующие о том, что противоположностьметаллическихи неметаллических атомов носит относительный характер.

Исследования Менделеева дали толчок разработке теории строения атома, которая в свою очередь объяснила глубокий физический смысл периодического закона и периодической системы химических элементов.

Все успехи химии наших дней, успехи атомной и ядерной физики, включая энергетику и синтез искусственных элементов, стали возможными лишь благодаря периодическому закону. Вместе с тем, успехи атомной физики, новые методы исследования, развитие квантовой механики расширили и углубили сущность периодического закона.

Периодический закон положил начало современной химии, сделал ее единой, целостной наукой. Химия перестала быть описательной наукой, на основе периодического закона стало возможно научное предвидение.

Периодический закон послужил основой для исправления атомных масс элементов. Менделеевым были исправлены атомные массы 20 химических элементов.

Философское значение периодического закона заключается в том, что он подтвердил наиболее общие законы развития природы: единства и борьбы противоположностей, перехода количества в качество, отрицание отрицания.

Велико значение периодического закона в развитии естествознания и техники. Периодический закон является первоисточником всех открытий химии и физики ХХ и ХХІ в.в. Он сыграл выдающуюся роль в развитии смежных с химией естественных наук.

Периодический закон и периодическая система лежат в основе решения всех современных задач химической науки, промышленности и химического образования. Академик А.Е. Ферсман оставил такое высказывание: «Будут появляться и умирать новые теории, блестящие обобщения. Новые представления будут сменять наши уже устаревшие понятия об атоме и электроне. Величайшие открытия и эксперименты будут сводить на нет прошлое и открывать на сегодня невероятные по новизне и широте горизонты, - все это будет приходить и уходить, но периодический закон Д.И. Менделеева будет всегда жить и руководить исканиями».