химический каталог




Методология химии

Автор А.А.Макареня, В.Л.Обухов

.

Пока химики строили систему понятий на языке механической картины природы и физики молекул, атомно-молекулярная теория вполне себя оправдывала и подтверждалась экспериментом, хотя и не обладала предсказательной силой. Но как только химики перешли к исследованию атомно-ионных структур и выявлению механизмов образования химической связи в рамках современной физики и квантовомеханнческой теории строения атома, положение изменилось. Атомная физика имеет дело с таким поведением материи, которое непосредственно не имеет эквивалента в совокупности чувственных восприятий. И не случайно, что ученые и педагоги самоотверженно трудятся над тем, чтобы уже в школе излагать естественные науки на современной основе.

§ 2. Методы химической науки

Предметом методологии химии является анализ результатов исследований химической формы движения материи и синтез тех конструктивных идей, которые ведут к созданию новых методов исследования, к выработке принципов познания системности химии.

Основой как эмпирического, так и теоретического знания в химии является сравнительный метод. В химии определение абсолютных значений свойств иногда необязательно, так как важнейшие химические свойства относительны (кислотно-основные, окислительно-восстановительные). Поэтому ведущим методом формирования теоретического знания из эмпирического и стало составление рядов активности, плеяд соединений, гомологов и аналогов.

Помимо сравнительного метода, используются еще три ведущих метода исследования вещества: термодинамический, кинетический и квантовомеханический. Основным звеном, или концептуальной системой, связывающей химическую статику и динамику, является учение о химическом равновесии, которое рассматривается на энергетической основе (термодинамика).

Термодинамический метод является методом описания возможного направления химического процесса. Он связан с изучением взаимодействия большого числа частиц в изолированной системе. В XIX в. Р. Клаузиус выдвинул понятие об энтропии как мере беспорядка, выражающей взаимодействие большого числа частиц (статистический процесс). В соответствии со вторым законом термодинамики энтропия вселенной должна возрастать. Применительно к химическим реакциям это означает, что изолированная химическая система — в отсутствие притока вещества или энергии — должна стремиться к конечному состоянию равновесия.

Однако равновесная термодинамика, указывающая направление химической системы к равновесию, строго справедлива только при достижении состояния равновесия. В системах, далеких от равновесия (начало реакции), трудно в реальных обстоятельствах соблюдать условия изолированности (приток энергии или вещества является нередко составной частью самого процесса). Это обстоятельство, в частности, является одной из причин так называемых колебательных химических реакций, при которых колебания концентрации обусловлены возникновением промежуточ73

нык соединений или активированных комплексов, дающих при изменении условий не только продукты следующей стадии, но и начальные продукты. Наличие динамического химического равновесия, по-видимому, должно рассматриваться как одна из аксиом химии:

А+В — АВ АВ--А+В

Следовательно, в уравнениях химической реакции фиксируются только начальные и конечные продукты реакции, а термодинамические расчеты построены на учете начального и конечного состояния в условиях стационарного процесса (при постоянной температуре, при постоянном давлении) и замкнутости системы, чего на самом деле не бывает. Это не означает, что от термодинамического метода следует отказаться. Он работает, как и всякий другой метод, в том интервале, который определен теорией. А теория всегда имеет дело с абстракциями, ибо понятия, которыми она пользуется,— первая ступень абстракции на пути к созданию теории.

Важным для понимания характера химического процесса ока- j зался также подход, который рекомендовал У. Гиббс, сформулировавший в 1876—1878 гг. правило фаз. По У. Гиббсу, самопроизвольный переход вещества из одной фазы в другую возможен ? только в направлении выравнивания химических потенциалов данного вещества в этих фазах (из фазы с большим потенциалом в фазу с меньшим). Правило фаз выражает соотношение между числом независимых компонентов (К), числом фаз (<р) и вариантностью системы (V).

Правило применяется для гетерогенных систем и фаз и действительно при следующих условиях: система находится вне поля сил, отдельные части фаз должны быть настолько велики, чтобы характеризующие ее значения носили статистический характер, фаза не должна обладать сильно развитой поверхностью, тогда можно пренебрегать значением поверхностной энергии.

Основные положения термодинамики необратимых химических процессов также создавались для объяснения различных физических (как у У. Гиббса — фазовые переходы) явлений. Первые найденные на основе опыта уравнения на этом пути были получены при исследовании термоэлектрических явлений и сформулированного тогда же закона теплопроводности.

В последнее время развитие физической хими

страница 38
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83

Скачать книгу "Методология химии" (2.57Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
шпатлевка гипсовая финишная белая
установка рекламных пилонов
картотека шкаф
ремонт заднего крыла лада гранта в брянске без покраски

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(28.07.2017)