Концепция химических систем

Николай Яковлевич Кириленко – советский и российский ученый в области механики, экологии, педагогики, психологии, академик Российской академии естественных наук, профессор, заслуженный изобретатель Российской Федерации, заслуженный деятель науки Московской области, лауреат Национальной экологической премии «Экомир», лауреат Международной экологической премии «EcoWorld», Международной премии им. М. Нострадамуса, специальный диплом им. Н.И. Вавилова Международной экологической премии «EcoWorld», почетный ученый Европы, почетный изобретатель Европы, выдающийся натуропат Европы.






КОНЦЕПЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМ



Химические системы  – совокупность микро- и макроколичеств веществ, способных воздействием внешних факторов (условий) к превращениям с образованием новых химических соединений.

Характер любой системы, как известно, зависит не только от состава и строения ее элементов, но и от их взаимодействия. Именно такое взаимодействие определяет специфические, целостные свойства самой системы.

Концепция химических систем.

Громадная исследовательская работа учёных привела к утверждению системного взгляда на химические знания: свойства простых веществ и химических соединений зависят от неизменных начал – элементов:

1. Концептуальные уровни в познании веществ:

- первый концептуальный уровень – исследование различных свойств веществ в зависимости от химического состава, определяемого их элементами. Химики,  как и физики, искали ту первоначальную основу или элемент,  с помощью которых пытались объяснить свойства всех простых и сложных веществ.

- второй концептуальный уровень – исследование структуры, т.е. способа взаимодействия элементов веществ. В процессе познания химических явлений необходимо учитывать их структуру, т.е. характер взаимодействия составных элементов вещества.

- третий концептуальный уровень – исследование внутренних механизмов и условий протекания химических процессов (температуры, давления, скорости протекания реакций и др.). Эти факторы влияют на характер процессов и объем получаемых веществ.

- четвертый концептуальный уровень – более  глубокое изучение природы реагентов химических реакций, применение катализаторов, ускоряющих скорость протекания процессов. Наблюдаются простейшие явления самоорганизации.

2. Открытие в 1869 г. Д.И. Менделеевым Периодической системы химических элементов заложило фундамент для построения научной системы химических знаний. Химические элементы в периодической системе Д.И. Менделеева располагались в соответствии с атомным весом.

3. Дальнейшие исследования позволили уточнить, что свойства химических элементов зависят от их атомного номера, определяемого зарядом ядра.

4. В настоящее время химическим элементом называют вещество, все атомы которого обладают одинаковым зарядом ядра, хотя и различаются по своей массе, вследствие чего атомные веса элементов не выражаются целыми числами  (атомный вес является
средним арифметическим величин масс изотопов, из которых состоит элемент).

5. Закон постоянства состава с позиций атомно-молекулярного учения обосновал английский химик Д. Дальтон:  всякое индивидуальное  вещество – простое или сложное – состоит из мельчайших частиц – молекул,  которые,  в свою очередь,  образованы из атомов; молекулы являются наименьшими частицами,  обладающими свойствами вещества; каким бы способом не были бы получены химические соединения,  они всегда будут иметь тот же состав.

6. Впоследствии были найдены химические соединения переменного состава, состав которых зависит от способа их получения. В связи с этим изменилось классическое понятие молекулы; к молекулам теперь относят также разнообразные другие квантово-механические системы  (ионные,  атомные монокристаллы, полимеры и другие макромолекулы).

Исчезает отождествление химического соединения со сложным веществом,  состоящим из нескольких элементов  (в принципе соединение может состоять и из одного элемента).

7. При образовании структур различные атомы не просто взаимодействуют, а преобразуют друг друга, так, что в результате возникает определенная целостность (система). Комбинируя атомы различных химических элементов по их валентности (или числу единиц их сродства), можно прогнозировать получение различных химических соединений в зависимости от исходных реагентов, управлять процессом синтеза различных веществ.

А.М. Бутлеров обращал особое внимание на степень напряжения или энергии, с которой атомы связываются друг с другом.

8. Эволюция понятия химической структуры осуществлялась в направлении, с одной стороны, анализа её составных частей или элементов, а с другой – установления характера физико-химического взаимодействия между ними,  определяющего свойства структуры.

9. Способность к взаимодействию различных химических реагентов определяется не только их атомно-молекулярной структурой, но и условиями протекания химических реакций. Наиболее активны в этом отношении соединения переменного состава с ослабленными связями между их компонентами.

10. Катализ играл решающую роль в процессе перехода от химических систем к биологическим, т.е. на предбиологической стадии эволюции. Такая эволюция в значительной мере связана с процессами самоорганизации каталитических систем (переход от неорганической материи к органической материи).

11. Переход к простейшим формам жизни предполагает особый дифференцированный отбор лишь таких отдельных химических элементов,  которые служат основой для построения живых систем.

Список литературы

См. Кириленко Н.Я. Концепции современного естествознания. – Коломна: КИППК, 2005.

Кириленко Н.Я. Естественнонаучная картина мира. – Коломна: КФ ВАУ, 1999.

Кириленко Н.Я. Физическая картина мира. – Коломна: КФ ВАУ, 1997.