- •Оглавление
- •Глава 1. Естественно-научная и гуманитарная культуры 8
- •Глава 2. Научный метод. Структура научного познания 38
- •Глава 3. Логика и закономерности развития науки.
- •Глава 4. Структурные уровни организации материи 89
- •Глава 5. Пространство и время в современной научной
- •Глава 6. Химическая наука об особенностях атомно-
- •Глава 7. Особенности биологического уровня организации
- •Глава 8. Биосфера. Ноосфера. Человек
- •Глава 9. Человек как предмет естественно-научного
- •Глава 1
- •1.1. Специфика и взаимосвязь естественно-научного и гуманитарного типов культур
- •1.1.2. «Науки о природе» и «науки о духе»
- •1.2. Наука в духовной культуре общества
- •1.2.1. Особенности научного знания
- •1.2.2. Дисциплинарная организация науки
- •1.3. Этика науки
- •1.3.1. Этика научного сообщества
- •1.3.2. Этика науки как социального института
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 2
- •2.1. Методы научного познания
- •2.2. Структура научного познания
- •2.3. Критерии и нормы научности
- •2.4. Границы научного метода
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 3
- •Логика и закономерности
- •Развития науки. Современная
- •Научная картина мира
- •3.1. Общие модели развития науки
- •3.2. Научные революции
- •3.3. Дифференциация и интеграция научного знания
- •3.4. Математизация естествознания
- •3.5. Принципиальные особенности современной естественно-научной картины мира
- •3.5.1. Глобальный эволюционизм
- •3.5.2. Синергетика — теория самоорганизации
- •3.5.3. Общие контуры современной естественно-научной картины мира
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 4
- •4.1. Макромир: концепции классического естествознания
- •4.2. Микромир: концепции современной физики
- •4.2.1. Квантово-механическая концепция описания микромира
- •4.2.2. Волновая генетика
- •4.2.3. Атомистическая концепция строения материи
- •4.2.4. Элементарные частицы и кварковая модель атома
- •4.2.5. Физический вакуум
- •4.3.1. Современные космологические модели Вселенной
- •4.3.2. Проблема происхождения и эволюции Вселенной
- •4.3.3. Структура Вселенной
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 5
- •Пространство и время
- •В современной научной
- •Картине мира
- •5.1. Развитие взглядов на пространство и время в истории науки
- •5.2. Пространство и время в свете теории относительности а. Эйнштейна
- •5.3. Свойства пространства и времени
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 6
- •Химическая наука об особенностях
- •Атомно-молекулярного уровня
- •Организации материи
- •6.1. Предмет познания химической науки и ее проблемы
- •6.2. Методы и концепции познания в химии
- •6.3. Учение о составе вещества
- •6.4. Уровень структурной химии
- •6.5. Учение о химических процессах
- •6.6. Эволюционная химия
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 7
- •Особенности биологического уровня
- •Организации материи.
- •Проблемы генетики
- •7.1. Предмет биологии. Ее структура и этапы развития
- •7.2. Сущность живого, его основные признаки
- •7.3. Происхождение жизни
- •7.4. Структурные уровни живого
- •7.5. Клетка как «первокирпичик» живого, ее строение и функционирование. Механизм управления клеткой
- •7.6. Ген и его свойства. Генетика и практика
- •7.7. Современная теория биологической эволюции
- •7. 8. Биоэтика
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 8 биосфера. Ноосфера. Человек
- •8.1. Биосфера. Учение в.И. Вернадского о биосфере
- •8.2. Человек и биосфера
- •8.3. Система: природа — биосфера — человек
- •8.3.2. Географический детерминизм. Геополитика
- •8.3.3. Окружающая среда, ее компоненты
- •8.3.4. Влияние человека на природу. Техносфера
- •8.3.5. Ноосфера. Учение в.И. Вернадского о ноосфере
- •8.4. Взаимосвязь космоса и живой природы
- •8.5. Противоречия в системе: природа — биосфера — человек
- •8.5.1. Сущность и источники противоречий
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 9
- •9.1. Человек — дитя Земли
- •9.2. Проблема антропогенеза
- •9.3. Биологическое и социальное в историческом развитии человека
- •9.4. Биологическое и социальное в онтогенезе человека
- •9.5. Социобиология о природе человека
- •9.6. Социально-этические проблемы генной инженерии человека
- •9.7. Бессознательное и сознательное в человеке
- •9.8. Человек: индивид и личность
- •9.9. Экология и здоровье человека
- •Заключение
- •123298, Москва, ул. Ирины Левченко, 1
6.3. Учение о составе вещества
На этом уровне решались вопросы определения химического элемента, химического соединения и получения новых материалов на базе более широкого использования химических элементов.
175
Первое научное определение химического элемента, когда еще не было открыто ни одного из них, сформулировал английский химик и физик Р. Бойль. Первым был открыт химический элемент фосфор в 1669 г., потом кобальт, никель и др. Открытие французским химиком А.Л. Лавуазье кислорода и установление его роли в образовании различных химических соединений позволило отказаться от прежних представлений об «огненной материи» (флогистоне). Лавуазье впервые систематизировал химические элементы на базе имевшихся в XVIII в. знаний. Эта систематизация оказалась ошибочной и в дальнейшем была усовершенствована Д.И. Мен-делеевым. Система Лавуазье определяла место элемента по атомной массе. В настоящее время место химического элемента определяют по заряду атомного ядра, который отражает индивидуальные свойства элемента. Например, элемент хлор имеет два изотопа (две разновидности), отличающиеся друг от друга по массе атома. Но оба они относятся к одному химическому элементу — хлору из-за одинакового заряда их ядер.
В Периодической системе Д.И. Менделеева насчитывалось 62 элемента, в 1930-е гг. она заканчивалась ураном (Z = 92). В учебнике «Химия» выпуска 2002 г. автор Н.Л. Глинка дает на развороте «Периодическую систему элементов Д.И. Менделеева», содержащую 103 элемента. В 1999 г. в СМИ прошло сообщение, что путем физического синтеза атомных ядер открыт 114-й элемент.
Вопросы, связанные с химическими соединениями, длительное время не вызывали споров в среде химиков. Казалось очевидным, что именно относится к химическим соединениям, а что — к простым телам или смесям. Однако применение в последнее время физических методов исследования вещества позволило выявить физическую природу химизма, т.е. внутренние силы, которые объединяют атомы в молекулы, представляющие собой прочную квантово-механическую целостность. Такими силами оказались химические связи, проявляющие волновые свойства валентных электронов.
176
Электрон измеряется и как частица, и как волна, и как точечный заряд, а в силу движения на очень малых расстояниях он выглядит как электронное облако, располагающееся в поле действия атомного ядра. Химические связи представляют собой обменное взаимодействие электронов с соответствующими характеристиками.
В результате химических и физических открытий претерпело изменение классическое определение молекулы. Молекула понимается как наименьшая частица вещества, которая в состоянии определить его свойства и в то же время существовать самостоятельно. Представления о классе молекул расширились, в него включают ионные системы, атомные и металлические монокристаллы и полимеры, образующиеся на основе водородных связей и представляющие собой уже макромолекулы. Они обладают молекулярным строением, хотя и не находятся в строго постоянном составе.
С открытием физиками природы химизма как обменного взаимодействия электронов химики совершенно по-другому стали рассматривать химическое соединение. «Это качественно определенное вещество, состоящее из одного или нескольких химических элементов, атомы которых за счет обменного взаимодействия (химической связи) объединены в частицы — молекулы, комплексы, монокристаллы или иные агрегаты. Химическое соединение — понятие более широкое, чем "сложное вещество", которое должно состоять из двух и более разных химических элементов. Химическое соединение может состоять и из одного элемента. Это молекулы Н2, О2, графит, алмаз и другие кристаллы без посторонних включений в их решетку в идеальном случае»1.
Проблема производства новых материалов связана с включением в их состав новых химических элементов. Дело в том, что 98,7% массы слоя Земли, на котором осуществляет свою производственную деятельность человек, составляют восемь химических элементов: 47% — кислород, 27,5% — кремний, 8,8% — алюминий, 4,6% — железо, 3,6% — кальций, 2,6% — натрий, 2,5% — калий, 2,1 — магний. Однако эти химические элементы распределены на Земле неравномерно и также неравномерно используются. Более 95% изделий из металла в своей основе содержат железо. Такое потребление ведет к дефициту железа. Поэтому стоит задача использовать для человеческой деятельности и другие хими-
Кузнецов В.И. и др. Указ. соч. С. 192—193.
177
ческие элементы, способные заменить железо, в частности наиболее распространенный кремний. Силикаты, различные соединения кремния с кислородом и другими элементами составляют 97% массы земной коры. Исходя из этого, вполне естественно возникает проблема использования силикатов как основного вида сырья в возможно больших сферах человеческой деятельности — от строительства до машиностроения. Металлы и керамические изделия производятся почти в одинаковом количестве, но металлы в производстве обходятся значительно дороже.
На основе современных достижений химии появилась возможность замены металлов керамикой не только как более экономичным продуктом, но во многих случаях и как более подходящим конструкционным материалом по сравнению с металлом. Более низкая плотность керамики (40%) дает возможность снизить массу изготовляемых из нее предметов. Включение в производство керамики новых химических элементов: титана, бора, хрома, вольфрама и других позволяет получать материалы с заранее заданными специальными свойствами (огнеупорность, термостойкость, высокая твердость и т.п.).
В 60-е годы XX в. в нашей стране был получен сверхтвердый материал — гексанит-Р. Это одна из кристаллических разновидностей нитрида бора с температурой плавления 3200°С и твердостью почти как у алмаза. Данный материал к тому же обладает повышенной вязкостью, что не присуще керамике. Такая керамика получается прессованием порошков, что позволяет получать изделия необходимой формы и исключить их дальнейшую обработку. Кроме того, получена керамика, обладающая сверхпроводимостью, что открывает новые возможности в электронике.
Во второй половине XX в. стали использоваться все новые и новые химические элементы в синтезе элементоорганических соединений от алюминия до фтора. Часть таких соединений служит в качестве химических реагентов для лабораторных исследований, а другая — для синтеза новейших материалов.