Учим химию Атом

Владимир Пильников
1.3.1 Возникновение   представлений о строении вещества.

При изучении химии необходимо понимать, что современное состояние химии обусловлено трудами десятков тысяч человек многих поколений, внесших свой вклад в философские представления о строении мира, обозначивших вещи своими названиями и терминами, проведших экспериментальные подтверждения гипотез и т.д. Поэтому химики должны знать своих героев.

Когда у некоторой части человечества появилась возможность получить обеспеченное существование, она начала размышлять о структуре окружающей человека природе, поиску  первичных начал или причин, их вызывающих. При этом рассматривались  два направления:

 – первоначалом является какое – либо конкретное тело или его движение (вода, огонь, дерево, земля, металл), (эфир,   ветер,   огонь,   вода,   земля);

– первоначалом является невидимое   тело с характерными свойствами.
 
Одно из  направлений в учении о первичной материи возникло в Древней Греции.   Греческие философы впервые выработали понятия об элементе, атоме и химическом соединении. Фалес Милетский (625—547 гг. до н. э.) развивал представление о воде как первоначале всех веществ. Анаксимандр (611 — 545 гг. до н. э.) отказался признать воду за первоначало. По его мнению, не могут теплота и холод, влажность и сухость произойти из воды, которая не сухая и не холодная. Он высказал мысль о существовании «апейрона»— единого, первичного неопределенного первоначала. «Апейрон» непрерывен, безграничен; он гуще воздуха и тоньше воды.

Анаксимен (585—525 гг. до н. э.), не соглашаясь с мнением Фалеса и Анаксимандра, принимал воздух за первичное вещество и считал, что при его охлаждении и сгущении получается вода (дождь), а из воды путем дальнейшего уплотнения (и охлаждения) возникает земля, примером может служить рост раковин, отмелей и т. д.

Согласно Эмпедоклу (490—430 гг. до н. э.), в мире существуют четыре основных элемента: огонь, воздух, вода и земля. При их смешении и разделении образуется все многообразие природных   объектов.   Эмпедокл   наделил   свои   материальные элементы началом Любовь и началом Вражда (силами притяжения и силами отталкивания). Они  представляют две противоположности, заложенные в свойствах тел, которые приводят материю в движение. Соль, например, может раствориться в воде (Дружба), но в известных условиях происходит разделение кристаллов соли и воды (Вражда), и тогда частицы соли, соединяясь друг с другом, выпадают в осадок в виде крупных кристаллов .

Анаксагор (500—428 гг. до н. э.) в отличие от Эмпедокла не признавал соединения противоположностей (частиц разных элементов), сопровождаемого переходом количества в новое качество. В основе изменения материи он видел сочетание (сцепление) однородных частиц — гомеомерий . Он отрицал возможность появления новых качеств в результате сочетания различных элементов в тех или иных количественных соотношениях, так как свойства, по его мнению, не возникают, а существуют извечно. Анаксагор считал, что имеется бесконечное множество элементов — начал. Каждое вещество содержит некоторую долю всех гомеомерий. 

Способность материи к бесконечному делению, признававшаяся Анаксагором, была отвергнута Демокритом (460— 370 гг. до н. э.). Весь окружающий нас мир, согласно Демокриту, образован в результате соединения и разъединения атомов, вечно движущихся в бесконечной пустоте. Отсюда и название «атом», т. е. неделимый, абсолютно прочный, а следовательно, вечный, изначальный. Вещества отличаются друг от друга формой атомов и их размерами. Наибольшие атомы — у землеобразных тел, наименьшие— у огня. Форма — основная характеристика атомов, существующих в действительности. Такие свойства, как вкус, цвет, теплота и холод, воспринимаются только органами чувств, поэтому их называют условными.
При образовании нового вещества появляются качества, зависящие от формы и взаимного расположения в пространстве соединяющихся атомов. Благодаря особенностям своих  размеров и формы (например, шероховатость, выступы, углубления, зубцы, крючки на поверхности атома) частицы материи могут при непосредственном соприкосновении сцепляться друг с другом и давать соединения с новыми качествами. Атомы в таких соединениях сохраняют свою индивидуальность и могут быть выделены в результате отрыва друг от друга.

С критикой механистических взглядов Демокрита выступил Эпикур (341—270 гг. до н. э), который утверждал, что «не может существовать ни крючкообразных, ни трезубцеобразных, ни закругленных атомов» . Эпикур, в противоположность Демокриту, не признавал бесконечного разнообразия форм атомов. Он предполагал неопределенно большое, но не бесконечное число различных форм атомов. Эти атомы абсолютно плотны, имеют определенные размеры, обладают маленькими отростками, посредством которых переплетаются. Эпикур высказал интересное предположение о «мельчайших частицах», которые всегда существовали в атоме и неотделимы от него.
«Атомы, — писал Эпикур, — не обладают никакими свойствами предметов, доступными чувственному восприятию, кроме формы, веса и величины всех тех свойств, которые по необходимости соединены с формой». Эпикур допускал спонтанное отклонение атома от его прямолинейной траектории движения (при этом происходит соударение и образование агрегатов из атомов). Он высказал гипотезу соединения атомов, чтобы объяснить возникновение сложного тела, но оставил открытым вопрос о силах взаимодействия между атомами.

Эпикур предвосхитил будущий научный синтез учения об атомах с учением о химическом соединении, но совместить, казалось тогда, несовместимое, т. е. атомизм с учением об элементах, он не смог.
 
Учение об атомном строении вещества — плод научной абстракции,  позволяющей  отрешиться  от случайностей  эксперимента. Породив атомы своею мыслью, творцы атомной теории сочли их затем объективно существующими. Но было бы неправильно думать, что только абстракция породила это учение. У греческих философов абстракция и наблюдение взаимно дополняли друг друга.

Обыденные наблюдения подтверждали идею о существовании невидимых движимых частиц. Так, кусок холста или сукна, промоченный дождем, высыхал на солнце, при этом глаз человека не замечал видимого отделения воды от материи. Пахучее вещество наполняло своим запахом комнату, но никто не видел частичек, распространявших запах, однако убыль ароматической жидкости в сосуде через некоторое время замечали. Было также известно, что воздух, заключенный в закрытом пузыре, оказывал сопротивление давлению,  и  с увеличением давления сопротивление заметно и быстро возрастало. Отсюда следовал вывод, что невидимый воздух может служить доказательством реальности существования незримых тел — атомов.

 Если бы атомы не существовали, то все вещества разрушились бы под влиянием неумолимого времени. Таков был исходный пункт атомистической  концепции  Эпикура  и Лукреция.

Великий мыслитель древности Аристотель (384—322 гг. до н. э) предполагал существование первичной материи, признаки которой могут изменяться. В качестве характерных свойств первичной материи Аристотель принял теплоту и холод, сухость и влажность.  При их соединении образуется одно их первичных веществ:

Первичная материя + теплота и сухость = огонь.
 Первичная материя + холод и сухость = земля.
Первичная   материя + теплота   и   влажность = воздух.
Первичная материя + холод и влажность=вода.

Элементами Аристотель называет последние составные части в пределах данного тела, которые больше не делятся. «Элементом называется то основное в составе вещи, из чего вещь слагается, причем [само] оно не делится [дальше]». Превращаемость элементов друг в друга — основное положение учения Аристотеля. Элементы могут превращаться не только друг в друга, но в результате их соединения возможно образование более сложных состояний  или сложных тел.
Аристотель различал смеси механические и совершенные. В механических смесях компоненты существуют самостоятельно, а в совершенных превращаются в сложные однородные вещества, в которых даже вооруженным глазом нельзя увидеть отдельные части, т. е. образуется новое вещество, в котором уже нет исходных веществ. 
В качественном отношении химическое соединение   есть однородное гомогенное целое.   Именно качественно новое химическое соединение   заставило ученого отказаться от чисто механистического представления древних атомистов, по которому качества оказывались вторичными свойствами. 

Огонь, воздух, вода и земля, по Аристотелю, — это не реальные вещества, знакомые каждому из повседневной жизни, а четыре различных состояния или формы единой первичной материи. Следовательно, элементы способны превращаться друг в друга. Для такого изменения необходимо только образование  комбинации  качеств,  характеризующей  новый  элемент.

Идея о возможности превращения веществ легла в основу учения Аристотеля о процессах образования в недрах земли металлов и минералов. 

Есть желание издать этот учебник по химии, больше для учителей химии, преподавателей ВУЗов,школьников, студентов, но "Денег нет" и "кому не нравится зарплата учителя. идите в бизнес", поэтому выполняю работы по химии (Решение задач, консультации. рефераты), для школьников, студентов колледжей и ВУЗов - технических, педагогических, лесотехнических, медицинских, экономических, пищевых, институтов МЧС, и др, например, таких как:
Сайт основной  - http://lomonoc.a5.ru/#/Главная
РГППУ - http://ugppuchemistry.simplesite.com/
УГЛТУ - http://usfeuchemistry.simplesite.com/
УРФУ - http://urfuchemistry.simplesite.com/
УрГУПС - http://usurtchemistry.simplesite.com/
УРГЭУ - http://urgeuchemistry.simplesite.com/
УРГАУ - http://urgauchemistry.simplesite.com/
ПФА - http://pfachemistry.simplesite.com/
КемТИПП - http://kemtippchemistry.simplesite.com/
УГМУ - http://usmachemistry.simplesite.com/
УрИ ГПС МЧС России - http://uigpschemistry.simplesite.com/
Ошибок не бывает, замечания преподавателей - только по оформлению согласно их МУ.
Будут предложения - обращайтесь.