ХИМИЯ
, наука, изучающая строение
в-в и их превращения, сопровождающиеся изменением состава и(или) строения.
Хим. св-ва в-в (их превращения; см. Реакции химические
)определяются
гл. обр. состоянием внеш. электронных оболочек атомов и молекул, образующих
в-ва; состояния ядер и внутр. электронов в хим. процессах почти не изменяются.
Объектом хим. исследований являются элементы химические
и их комбинации,
т. е. атомы, простые (одноэлементные) и сложные (молекулы, ионы, ион-радикалы,
карбены, свободные радикалы) хим. соед., их объединения (ассоциаты, кластеры,
сольваты, клатраты и т. п.), материалы и др. Число хим. соед. огромно и
все время увеличивается; поскольку X. сама создает свой объект; к кон.
20 в. известно ок. 10 млн. хим. соединений.
X. как наука и отрасль пром-сти существует
недолго (ок. 400 лет). Однако хим. знание и хим. практика (как ремесло)
прослеживаются в глубинах тысячелетий, а в примитивной форме они появились
вместе с человеком разумным в процессе его взаимод. с окружающей средой.
Поэтому строгая дефиниция X. может основываться на широком, вневременном
универсальном смысле - как области естествознания и человеческой практики,
связанной с хим. элементами и их комбинациями.
Слово "химия" происходит либо от наименования
Древнего Египта "Хем" ("темный", "черный" - очевидно, по цвету почвы в
долине реки Нил; смысл же назв.- "египетская наука"), либо от древнегреч.
chemeia - искусство выплавки металлов. Совр. назв. X. производится от позднелат.
chimia и является интернациональным, напр. нем. Chemie, франц. chimie,
англ. chemistry. Термин "X." впервые употребил в 5 в. греч. алхимик Зосима.
История химии. Как основанная на
опыте практика, X. возникла вместе с зачатками человеческого общества (использование
огня, приготовление пищи, дубление шкур) и в форме ремесел рано достигла
изощренности (получение красок и эмалей, ядов и лекарств). Вначале человек
использовал хим. изменения биол. объектов (брожение, гниение), а с полным
освоением огня и горения - хим. процессы спекания и сплавления (гончарное
и стекольное произ-ва), выплавку металлов. Состав древнеегипетского стекла
(4 тыс. лет до н. э.) существенно не отличается от состава совр. бутылочного
стекла. В Египте уже за 3 тыс. лет до н. э. выплавляли в больших кол-вах
медь, используя уголь в качестве восстановителя (самородная медь применялась
с незапамятных времен). Согласно клинописным источникам, развитое произ-во
железа, меди, серебра и свинца существовало в Месопотамии также за 3 тыс.
лет до н. э. Освоение хим. процессов произ-ва меди и бронзы, а затем и
железа являлось ступенями эволюции не только металлургии, но цивилизации
в целом, изменяло условия жизни людей, влияло на их устремления.
Одновременно возникали и теоретич. обобщения.
Напр., китайские рукописи 12 в. до н. э. сообщают о "теоретич." построениях
систем "основных элементов" (вода, огонь, дерево, золото и земля); в Месопотамии
родилась идея рядов пар противоположностей, взаимод. к-рых "составляют
мир": мужское и женское, тепло и холод, влага и сухость и т. д. Очень важной
была идея (астрологич. происхождения) единства явлений макрокосма и микрокосма.
К концептуальным ценностям относится и
атомистич. учение, к-рое было развито в 5 в. до н. э. древнегреч. философами
Левкиппом и Демокритом. Они предложили аналоговую семантич. модель строения
в-ва, имеющую глубокий комбинаторный смысл: комбинации по определенным
правилам небольшого числа неделимых элементов (атомов и букв) в соединения
(молекулы и слова) создают информационное богатство и разнообразие (в-ва
и языки).
В 4 в. до н. э. Аристотель создал хим.
систему, основанную на "принципах": сухость - влажность и холод - тепло,
с помощью попарных комбинаций к-рых в "первичной материи" он выводил 4
основных элемента (земля, воздух, вода и огонь). Эта система почти без
изменений просуществовала 2 тыс. лет.
После Аристотеля лидерство в хим. знании
постепенно перешло из Афин в Александрию. С этого времени создаются рецептуры
получения хим. в-в, возникают "учреждения" (как храм Сераписа в Александрии,
Египет), занимающиеся деятельностью, к-рую позже арабы назовут "аль-химия".
В 4-5 вв. хим. знание проникает в Малую
Азию (вместе с несторианством), в Сирии возникают философские школы, транслировавшие
греч. натурфилософию и передавшие хим. знание арабам.
В 3-4 вв. возникла алхимия -
философское
и культурное течение, соединяющее мистику и магию с ремеслом и искусством.
Алхимия внесла значит. вклад в лаб. мастерство и технику, получение многих
чистых хим. в-в. Алхимики дополнили элементы Аристотеля 4 началами (масло,
влажность, ртуть и сера); комбинации этих мистич. элементов и начал определяли
индивидуальность каждого в-ва. Алхимия оказала заметное влияние на формирование
западноевропейской культуры (соединение рационализма с мистикой, познания
с созиданием, специфич. культ золота), но не получила распространения в
др. культурных регионах.
Джабир ибн Хайян, или по-европейски Гебер,
Ибн Сина (Авиценна), Абу-ар-Рази и др. алхимики ввели в хим. обиход фосфор
(из мочи), порох, мн. соли, NaOH, HNO3. Книги Гебера, переведенные
на латынь, пользовались огромной популярностью. С 12 в. арабская алхимия
начинает терять практич. направленность, а с этим и лидерство. Проникая
через Испанию и Сицилию в Европу, она стимулирует работу европейских алхимиков,
самыми известными из к-рых были Р. Бэкон и Р. Луллий. С 16 в. развивается
практич. европейская алхимия, стимулированная потребностями металлургии
(Г. Агрикола) и медицины (Т. Парацельс). Последний основал фармакологич.
отрасль химии - ятрохимиюи вместе с Агриколой выступал фактически как первый
реформатор алхимии.
X. как наука возникла в ходе научной революции
16-17 вв., когда в Западной Европе возникла новая цивилизация в результате
череды тесно связанных революций: религиозной (Реформация), давшей новое
толкование богоугодности земных дел; научной, давшей новую, механистич.
картину мира (гелиоцентризм, бесконечность, подчиненность естественным
законам, описание на языке математики); промышленной (возникновение фабрики
как системы машин с использованием энергии ископаемого топлива); социальной
(разрушение феодального и становление буржуазного общества).
X., вслед за физикой Г. Галилея и И. Ньютона,
могла стать наукой лишь на пути механицизма, к-рый задал основные нормы
и идеалы науки. В X. это было гораздо сложнее, чем в физике. Механика легко
абстрагируется от особенностей индивидуального объекта. В X. каждый частный
объект (в-во) - индивидуальность, качественно отличная от других. X. не
могла выразить свой предмет чисто количественно и на всем протяжении своей
истории оставалась мостом между миром количества и миром качества. Однако
надежды антимеханицистов (от Д. Дидро до В. Оствальда) на то, что X. заложит
основы иной, немеханистич. науки, не оправдались, и X. развивалась в рамках,
определенных ньютоновской картиной мира.
Более двух веков X. вырабатывала представление
о материальной природе своего объекта. Р. Бойль, заложивший основы рационализма
и эксперим. метода в X., в своем труде "Химик-скептик" (1661) развил представления
о хим. атомах (корпускулах), различия в форме и массе к-рых объясняют качества
индивидуальных в-в. Атомистич. представления в X. подкреплялись идеологич.
ролью атомизма в европейской культуре: человек-атом - модель человека,
положенная в основу новой социальной философии.
Металлургич. X., имевшая дело с р-циями
горения, окисления и восстановления, кальцинации - прокаливания металлов
(X. называли пиротехнией, т. е. огненным искусством) -привлекла внимание
к образующимся при этом газам. Я. ван Гельмонт, введший понятие "газ" и
открывший углекислый газ (1620), положил начало пневматич. химии. Бойль
в работе "Огонь и пламя, взвешенные на весах" (1672), повторяя опыты Ж.
Рея (1630) по увеличению массы металла при обжиге, пришел к выводу, что
это происходит за счет "захвата металлом весомых частиц пламени". На границе
16-17 вв. Г. Шталь формулирует общую теорию X. - теорию флогистона (теплорода,
т. е. "в-ва горючести", удаляющегося с помощью воздуха из в-в при их горении),
к-рая освободила X. от продержавшейся 2 тыс. лет системы Аристотеля. Хотя
М. В. Ломоносов, повторив опыты по обжигу, открыл закон сохранения массы
в хим. р-циях (1748) и смог дать правильное объяснение процессам горения
и окисления как взаимод. в-ва с частицами воздуха (1756), познание горения
и окисления было невозможно без развития пневматич. химии. В 1754 Дж. Блэк
открыл (повторно) углекислый газ ("фиксированный воздух"); Дж. Пристли
(1774) - кислород, Г. Кавендиш (1766) - водород ("горючий воздух"). Эти
открытия дали всю информацию, необходимую для объяснения процессов горения,
окисления и дыхания, что и сделал А. Лавуазье в 1770-90-х гг., фактически
похоронив этим теорию флогистона и стяжав себе славу "отца современной
X.".
К нач. 19 в. пневматохимия и исследования
состава в-в приблизили химиков к пониманию того, что хим. элементы соединяются
в определенных, эквивалентных соотношениях; были сформулированы законы
постоянства состава (Ж. Пруст, 1799-1806) и объемных отношений (Ж. Гей-Люс-сак,
1808). Наконец, Дж. Дальтон, наиб. полно изложивший свою концепцию в сочинении
"Новая система химической философии" (1808-27), убедил современников в
существовании атомов, ввел понятие атомного веса (массы) и возвратил к
жизни понятие элемента, но уже в совсем ином смысле -как совокупности атомов
одного вида.
Гипотеза А. Авогадро (1811, принята научным
сообществом под влиянием С. Канниццаро в 1860) о том, что частицы простых
газов представляют собой молекулы из двух одинаковых атомов, разрешила
целый ряд противоречий. Картина материальной природы хим. объекта была
завершена с открытием периодич. закона хим. элементов (Д. И. Менделеев,
1869). Он связал количеств. меру (атомная масса) с качеством (хим. св-ва),
вскрыл смысл понятия хим. элемент, дал химику теорию большой предсказательной
силы. X. стала совр. наукой. Периодич. закон узаконил собственное место
X. в системе наук, разрешив подспудный конфликт хим. реальности с нормами
механицизма.
Одновременно шел поиск причин и сил хим.
взаимодействия. Возникла дуалистич. (электрохим.) теория (И. Берцелиус,
1812-19); введены понятия "валентность" и "хим. связь", к-рые наполнились
физ. смыслом с развитием теории строения атома и квантовой X. Им предшествовали
интенсивные исследования орг. в-в в 1-й пол. 19 в., приведшие к разделению
X. на 3 части: неорганическая химия
, органическая химия
и аналитическая химия
(до 1-й пол. 19 в. последняя была основным разделом X.). Новый
эмпирич. материал (р-ции замещения) не укладывался в теорию Берцелиуса,
поэтому были введены представления о группах атомов, действующих в р-циях
как целое - радикалах (Ф. Вёлер [Велер], Ю. Либих, 1832). Эти представления были
развиты Ш. Жераром (1853) в теорию типов (4 типа), ценность к-рой состояла
в том, что она легко связывалась с концепцией валентности (Э. Франкленд,
1852).
В 1-й пол. 19 в. было открыто одно из
важнейших явлений X. - катализ
(сам термин предложен Берцелиусом
в 1835), очень скоро нашедшее широкое практич. применение. В сер. 19 в.
наряду с важными открытиями таких новых в-в (и классов), как анилин и красители
(В. Перкин, 1856), были выдвинуты важные для дальнейшего развития X. концепции.
В 1857-58 Ф. Кекуле развил теорию валентности применительно к орг. в-вам,
установил четырехвалентность углерода и способность его атомов связываться
друг с другом. Этим был проложен путь теории хим. строения орг. соед. (структурной
теории), построенной А. М. Бутлеровым (1861). В 1865 Кекуле объяснил природу
ароматич. соед. Я. Вант-Гофф и Ж. Ле Бель, постулировав тетраэдрич. структуры
(1874), проложили путь трехмерному взгляду на структуру в-ва, заложив основы
стереохимии
как важного раздела Х.
В сер. 19 в. одновременно было положено
начало исследованиям в области кинетики химической
и термохимии
.
Л. Вильгельми изучил кинетику гидролиза углеводов (впервые дав ур-ние
скорости гидролиза; 1850), а К. Гульдберг и П. Вааге в 1864-67 сформулировали
закон действующих масс. Г. И. Гесс в 1840 открыл основной закон термохимии,
М. Бертло и В. Ф. Лугинин исследовали теплоты мн. р-ций. В это же время
развиваются работы по коллоидной химии
, фотохимии
и электрохимии
,
начало к-рым было положено еще в 18 в.
Работами Дж. Гиббса, Вант-Гоффа, В. Нернста
и др. создается химическая термодинамика. Исследования электропроводности
р-ров и электролиза привели к открытию электролитич. диссоциации (С. Аррениус,
1887). В этом же году Оствальд и Вант-Гофф основали первый журнал, посвященный
физической химии
, и она оформилась как самостоятельная дисциплина.
К сер. 19 в. принято относить зарождение агрохимии
и биохимии
,
особенно в связи с пионерскими работами Либиха (1840-е гг.) по изучению
ферментов, белков и углеводов.
19 в. по праву м. б. назван веком открытий
хим. элементов. За эти 100 лет было открыто более половины (50) существующих
на Земле элементов. Для сравнения: в 20 в. открыто 6 элементов, в 18 в.-
18, ранее 18 в.- 14.
Выдающиеся открытия в физике в кон. 19
в. (рентгеновские лучи, радиоактивность, электрон) и развитие теоретич.
представлений (квантовая теория) привели к открытию новых (радиоактивных)
элементов и явления изотопии, возникновению радиохимии
и квантовой химии
, новым представлениям о строении атома и о природе хим. связи,
дав начало развитию совр. X. (химии 20 в.).
Успехи X. 20 в. связаны с прогрессом аналит.
X. и физ. методов изучения в-в и воздействия на них, проникновением в механизмы
р-ций, с синтезом новых классов в-в и новых материалов, дифференциацией
хим. дисциплин и интеграцией X. с другими науками, с удовлетворением потребностей
совр. пром-сти, техники и технологии, медицины, строительства, сельского
хозяйства и др. сфер человеческой деятельности в новых хим. знаниях, процессах
и продуктах. Успешное применение новых физ. методов воздействия привело
к формированию новых важных направлений X., напр. радиационной химии
,
плазмохимии
. Вместе с X. низких температур (криохимией
)и X.
высоких давлений (см. Давление
), сонохимией (см. Ультразвук
),
лазерной химией
и др. они стали формировать новую область - X. экстремальных
воздействий, играющую большую роль в получении новых материалов (напр.,
для электроники) или старых ценных материалов сравнительно дешевым синтетич.
путем (напр., алмазов или нитридов металлов).
На одно из первых мест в X. выдвигаются
проблемы предсказания функциональных св-в в-ва на основе знания его структуры
и определения структуры в-ва (и его синтез), исходя из его функционального
назначения. Решение этих проблем связано с развитием расчетных квантово-хим.
методов и новых теоретич. подходов, с успехами в неорг. и орг. синтезе.
Развиваются работы по генной инженерии и по синтезу соед. с необычными
строением и св-вами (напр., высокотемпературные сверхпроводники
, фуллерены
).
Все шире применяются методы, основанные на матричном синтезе
, а
также использующие идеи планарной технологии
. Получают дальнейшее
развитие методы, моделирующие биохим. р-ции. Успехи спектроскопии (в т.
ч. сканирующей туннельной) открыли перспективы "конструирования" в-в на
мол. уровне, привели к созданию нового направления в X. - т. наз. нанотехнологии.
Для управления хим. процессами как в лаб., так и в пром. масштабе, начинают
использоваться принципы мол. и надмол. организации ансамблей реагирующих
молекул (в т. ч. подходы, основанные на термодинамике иерархических систем
).
Химия как система знания о в-вах
и их превращениях. Это знание содержится в запасе фактов - надежно установленных
и проверенных сведений о хим. элементах и соед., их р-циях и поведении
в природных и искусств. средах. Критерии надежности фактов и способы их
систематизации постоянно развиваются. Крупные обобщения, надежно связывающие
большие совокупности фактов, становятся научными законами, формулировка
к-рых открывает новые этапы X. (напр., законы сохранения массы и энергии,
законы Дальтона, периодич. закон Менделеева). Теории, используя специфич.
понятия, объясняют и прогнозируют факты более частной предметной области.
По сути, опытное знание становится фактом только тогда, когда получает
теоретич. толкование. Так, первая хим. теория - теория флогистона, будучи
неверной, способствовала становлению X., т. к. соединяла факты в систему
и позволяла формулировать новые вопросы. Структурная теория (Бутлеров,
Кекуле) упорядочила и объяснила огромный материал орг. X. и обусловила
быстрое развитие хим. синтеза и исследования структуры орг. соединений.
X. как знание - система очень динамичная.
Эволюционное накопление знаний прерывается революциями - глубокой перестройкой
системы фактов, теорий и методов, с возникновением нового набора понятий
или даже нового стиля мышления. Так, революцию вызвали труды Лавуазье (матери-алистич.
теория окисления, внедрение количеств. методов эксперимента, разработка
хим. номенклатуры), открытие периодич. закона Менделеева, создание в нач.
20 в. новых аналит. методов (микроанализ, хроматография). Революцией можно
считать и появление новых областей, вырабатывающих новое видение предмета
X. и влияющих на все ее области (напр., возникновение физ. X. на базе хим.
термодинамики и хим. кинетики).
Хим. знание обладает развитой структурой.
Каркас X. составляют основные хим. дисциплины, сложившиеся в 19 в.: аналит.,
неорг., орг. и физ. X. В дальнейшем в ходе эволюции структуры А. образовалось
большое число новых дисциплин (напр., биохимия, кристаллохимия), а также
новая инженерная отрасль - химическая технология.
На каркасе дисциплин вырастает большая
совокупность исследовательских областей, часть из к-рых входит в ту или
иную дисциплину (напр., X. элементоорг. соед.- часть орг. X.), другие носят
многодисциплинарный характер, т. е. требуют объединения в одном исследовании
ученых из разных дисциплин (напр., исследование структуры биополимеров
с использованием комплекса сложных методов). Третьи являются междисциплинарными,
т. е. требуют подготовки специалиста нового профиля (напр., X. нервного
импульса).
Поскольку почти вся практич. деятельность
людей связана с применением материи как в-ва, хим. знание необходимо во
всех областях науки и технологии, осваивающих материальный мир. Поэтому
сегодня X. стала, наравне с математикой,
хранилищем и генератором такого знания,
к-рое "пропитывает" почти всю остальную науку. То есть, выделяя X. как
совокупность областей знания, можно говорить и о хим. аспекте большинства
других областей науки. На "границах" X. существует множество гибридных
дисциплин и областей.
На всех этапах развития как науки X. испытывает
мощное воздействие физ. наук - сначала ньютоновской механики, потом термодинамики,
атомной физики и квантовой механики. Атомная физика дает знание, входящее
в фундамент X., раскрывает смысл периодич. закона, помогает понять закономерности
распространенности и распределения хим. элементов во Вселенной, чему посвящены
ядерная астрофизика и космохимия
.
Фундам. влияние оказала на X. термодинамика,
устанавливающая принципиальные ограничения на возможность протекания хим.
р-ций (хим. термодинамика). X., весь мир к-рой был изначально связан с
огнем, быстро освоила термодинамич. способ мышления. Вант-Гофф и Аррениус
связали с термодинамикой исследование скорости р-ций (кинетику) -X. получила
совр. способ изучения процесса. Изучение хим. кинетики потребовало привлечения
многих частных физ. дисциплин для понимания процессов переноса в-в (см., напр., Диффузия
, Массообмен
). Расширение и углубление математизации
(напр., применение мат. моделирования
, графов теории
)позволяет
говорить о формировании мат. X. (ее предсказал Ломоносов, назвав одну из
своих книг "Элементы математической химии").
Язык химии. Система информации.
Предмет
X.- элементы и их соед., хим. взаимод. этих объектов - обладает огромным
и быстро растущим разнообразием. Соответственно сложен и динамичен язык
л. Его словарь включает назв. элементов, соединений, хим. частиц и материалов,
а также понятия, отражающие структуру объектов и их взаимодействие. Язык
X. имеет развитую морфологию - систему префиксов, суффиксов и окончаний,
позволяющих выразить качественное многообразие хим. мира с большой гибкостью
(см. Номенклатура химическая
). Словарь X. переведен на язык символов
(знаков, ф-л, ур-ний), к-рые позволяют заменить текст очень компактным
выражением или зрительным образом (напр., пространств. модели). Создание
научного языка X. и способа записи информации (прежде всего на бумаге)
- один из великих интеллектуальных подвигов европейской науки. Международное
сообщество химиков сумело наладить конструктивную всемирную работу в столь
противоречивом деле, как выработка терминологии, классификации и номенклатуры.
Было найдено равновесие между обыденным языком, историческими (тривиальными)
названиями хим. соединений и их строгими формульными обозначениями. Создание
языка X.- удивительный пример сочетания очень высокой мобильности и прогресса
с устойчивостью и преемственностью (консерватизмом). Совр. хим. язык позволяет
очень коротко и однозначно записывать огромный объем информации и обмениваться
ею между химиками всего мира. Созданы машиночитаемые версии этого языка.
Многообразие объекта X. и сложность языка делают информационную
систему X. наиб. крупной и изощренной во всей науке. Ее основу составляют
химические журналы, а также монографии, учебники, справочники. Благодаря рано
возникшей в X. традиции международной координации, более века назад сложились
нормы описания хим. в-в и хим. р-ций и положено начало системы периодически
пополняющихся указателей (напр., указатель орг. соед. Бейльштейна; см. также Химические справочники и энциклопедии). Огромные масштабы
хим. литературы уже 100 лет назад побудили искать способы ее "сжатия".
Возникли реферативные журналы (РЖ); после 2-й мировой войны в мире издавалось
два максимально полных РЖ: "Chemical Abstracts" и "РЖ Химия". На базе РЖ
развиваются автоматизир. информационно-поисковые системы
.
Химия как социальная система
- крупнейшая
часть всего сообщества ученых. На формирование химика как типа ученого
оказали влияние особенности объекта его науки и способа деятельности (хим.
эксперимента). Трудности мат. формализации объекта (по сравнению с физикой)
и в то же время многообразие чувственных проявлений (запах, цвет, биол.
и др. активность) с самого начала ограничивали господство механицизма в
мышлении химика и оставляли значит. поле для интуиции и артистизма. Кроме
того, химик всегда применял инструмент немеханич. природы - огонь. С другой
стороны, в отличие от устойчивых, данных природой объектов биолога, мир
химика обладает неисчерпаемым и быстро нарастающим многообразием. Неустранимая
таинственность нового в-ва придала мироощущению химика ответственность
и осторожность (как социальный тип химик консервативен). Хим. лаборатория
выработала жесткий механизм "естественного отбора", отторжения самонадеянных
и склонных к ошибкам людей. Это придает своеобразие не только стилю мышления,
но и духовно-нравственной организации химика.
Сообщество химиков состоит из людей, профессионально
занимающихся X. и относящих самих себя к этой области. Примерно половина
из них работает, однако, в других областях, обеспечивая их хим. знанием.
Кроме того, к ним примыкает множество ученых и технологов - в большой мере
химиков, хотя уже и не относящих себя к химикам (освоение навыков и умений
химика учеными других областей затруднено из-за указанных выше особенностей
предмета).
Как и любое другое сплоченное сообщество,
химики имеют свой профессиональный язык, систему воспроизводства кадров,
систему коммуникаций [журналы, конгрессы и т. д.], свою историю, свои культурные
нормы и стиль поведения.
Методы исследования. Особая область
хим. знания - методы хим. эксперимента (анализа состава и структуры, синтеза
хим. в-в). А.- наиб. ярко выраженная эксперим. наука. Набор навыков и приемов,
к-рыми должен владеть химик, очень широк, а комплекс методов быстро растет.
Поскольку методы хим. эксперимента (особенно анализа) используются почти
во всех областях науки, X. разрабатывает технологии для всей науки и объединяет
ее методически. С другой стороны, X. проявляет очень высокую восприимчивость
к методам, рожденным в др. областях (прежде всего физике). Ее методы носят
в высшей степени междисциплинарный характер.
В исследоват. целях в X. используется
огромный набор способов воздействия на в-во. Вначале это были термич.,
хим. и биол. воздействия. Затем добавились высокие и низкие давления, мех.,
магн. и электрич. воздействия, потоки ионов к элементарных частиц,
лазерное излучение и др. Сейчас все больше этих способов проникает в технологию
произ-ва, что открывает новый важный канал связи науки с произ-вом.
Организации и учреждения.
Хим. исследования
- особый тип деятельности, выработавший соответствующую систему организаций
и учреждений. Особым типом учреждения стала хим. лаборатория, устройство
к-рой отвечает основным ф-ци-ям, выполняемым в коллективе химиков. Одну
из первых лабораторий создал Ломоносов в 1748, на 76 лет раньше, чем хим.
лаборатории появились в США. Пространств. строение лаборатории и ее оборудование
позволяют хранить и использовать большое число приборов, инструментов и
материалов, в т. ч. потенциально очень опасных и несовместимых между собой
(легко воспламеняющихся, взрывчатых и ядовитых).
Эволюция методов исследования в X. привела
к дифференциации лабораторий и выделению множества методич. лабораторий
и даже приборных центров, к-рые специализируются на обслуживании большого
числа коллективов химиков (анализы, измерения, воздействие на в-во, расчеты
и т. д.). Учреждением, объединяющим работающие в близких областях лаборатории,
с кон. 19 в. стал исследоват. ин-т (см. Химические институты). Очень
часто хим. ин-т имеет опытное произ-во - систему полупром. установок для
изготовления небольших партий в-в и материалов, их испытания и отработки
технол. режимов.
Подготовка химиков ведется на хим. факультетах
университетов или в специализир. высших учебных заведениях, к-рые отличаются
от других большой долей практикума и интенсивным использованием демонстрационных
опытов в теоретич. курсах. Разработка хим. практикумов и лекционных опытов
- особый жанр хим. исследований, педагогики и во многом искусства. Начиная
с сер. 20 в. подготовка химиков стала выходить за рамки вуза, охватывать
более ранние возрастные группы. Возникли специализир. хим. средние школы,
кружки и олимпиады. В СССР и России была создана одна из лучших в мире
систем доинститутской хим. подготовки, развит жанр популярной хим. литературы.
Для хранения и передачи хим. знания существует
сеть издательств, библиотек и информационных центров. Особый тип учреждений
X. составляют национальные и международные органы управления и координации
всей деятельностью в этой сфере - государственные и общественные (см., напр., Международный союз теоретической и прикладной химии
).
Система учреждений и организаций X.- сложный
организм, к-рый "выращивался" 300 лет и во всех странах рассматривается
как большое национальное достояние. Лишь две страны в мире обладали целостной
системой организации X. по структуре знания и по структуре ф-ций - США
и СССР.
Химия и общество. X.- наука, диапазон
отношений к-рой с обществом всегда был очень широк - от восхищения и слепой
веры ("химизация всего народного хозяйства") до столь же слепого отрицания
("нитратный" бум) и хемофобии. На X. был перенесен образ алхимика - мага,
скрывающего свои цели и обладающего непонятной силой. Яды и порох в прошлом,
нервно-паралитич. и психотропные в-ва сегодня -эти инструменты власти обьщенное
сознание ассоциирует с X. Поскольку хим. пром-сть является важным и необходимым
компонентом экономики, хемофобия нередко сознательно разжигается в конъюнктурных
целях (искусств. экологич. психозы).
На деле X. является системообразующим
фактором совр. общества, т. е. совершенно необходимым условием его существования
и воспроизводства. Прежде всего потому, что X. участвует в формировании
совр. человека. Из его мировоззрения нельзя изъять видение мира через призму
понятий X. Более того, в индустриальной цивилизации человек сохраняет свой
статус члена общества (не маргинализуется) лишь в том случае, если достаточно
быстро осваивает новые хим. представления (для чего служит целая система
популяризации X.). Вся техносфера - искусственно созданный окружающий человека
мир - все быстрее насыщается продуктами хим. произ-ва, обращение с к-рыми
требует высокого уровня хим. знаний, навыков и интуиции.
В кон. 20 в. все более ощущается общее
несоответствие обществ. ин-тов и обыденного сознания индустриального общества
уровню химизации совр. мира. Это несоответствие породило цепь противоречий,
ставших глобальной проблемой и создающих качественно новую опасность. На
всех социальных уровнях, включая научное сообщество в целом, растет отставание
уровня хим. знаний и навыков от хим. реальности техносферы и ее воздействия
на биосферу. Хим. образование и воспитание в общей школе скудеет. Увеличивается
пропасть между хим. подготовкой политиков и потенциальной опасностью неверных
решений. Организация новой, адекватной реальности системы всеобщего хим.
образования и освоение хим. культуры становится условием безопасности и
устойчивого развития цивилизации. На время кризиса (к-рый обещает быть
долгим) неизбежна переориентация приоритетов X.: от знания ради улучшения
условий жизни к знанию ради гарантир. сохранения жизни (от критерия "максимизации
выгоды" к критерию "минимизации ущерба").
Прикладная химия. Практическое,
прикладное значение X. состоит в осуществлении контроля над хим. процессами,
протекающими в природе и техносфере, в произ-ве и преобразовании нужных
человеку в-в и материалов. В большинстве отраслей произ-ва вплоть до 20
в. доминировали процессы, унаследованные от ремесленного периода. X. раньше
других наук стала порождать произ-ва, сам принцип к-рых был основан на
научном знании (напр., синтез анилиновых красителей).
Состояние хим. пром-сти во многом определяло
темпы и направление индустриализации и политич. ситуацию (как, напр., не
предвиденное странами Антанты создание крупнотоннажного произ-ва аммиака
и азотной кислоты Германией по методу Гебера - Боша, что обеспечило ей
достаточное для ведения мировой войны кол-во взрывчатых в-в). Развитие
пром-сти минер, удобрений, а затем и ср-в защиты растений резко повысило
продуктивность сельского хозяйства, что стало условием урбанизации и быстрого
развития индустрии. Замена техн. культур искусств. в-вами и материалами
(ткани, красители, заменители жиров и др.) равноценно значит. увеличению
продовольств. ресурсов и сырья для легкой пром-сти. Состояние и экономич.
эффективность машиностроения и стр-ва все больше определяется разработкой
и произ-вом синтетич. материалов (пластмасс, каучуков, пленок и волокон).
Развитие новых систем связи, к-рые в ближайшем будущем кардинально изменят
и уже начали менять облик цивилизации, определяется разработкой оптоволоконных
материалов; прогресс телевидения, информатики и компьютеризации связан
с разработкой элементной базы микроэлектроники и мол. электроники. В целом
развитие техносферы во многом зависит сегодня от ассортимента и кол-ва
выпускаемых хим. пром-стью продуктов. Качество многих хим. продуктов (напр.,
лакокрасочных материалов) влияет и на духовное благополучие населения,
т. е. участвует в формировании высших ценностей человека.
Невозможно переоценить роль X. в развитии
одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством,- защите окружающей
среды (см. Охрана природы
). Здесь задача X. состоит в разработке
и усовершенствовании методов обнаружения и определения антропогенных загрязнений,
изучении и моделировании хим. р-ций, протекающих в атмосфере, гидросфере
и литосфере, создании безотходных или малоотходных хим. произ-в, разработке
способов обезвреживания и утилизации пром. и бытовых отходов.
Лит.: Фнгуровский Н. А., Очерк общей
истории химии, т. 1-2, М., 1969-79; Кузнецов В. И., Диалектика развития
химии, М., 1973; Соловьев Ю. И., Трифонов Д. Н., Шамин А. Н., История химии.
Развитие основных направлений современной химии, М., 1978; Джуа М., История
химии, пер. с итал., М., 1975; Легасов В. А., Бучаченко А. Л., "Успехи
химии", 1986, т. 55, в. 12, с. 1949-78; Фримантл М., Химия в действии,
пер. с англ., ч. 1-2, М., 1991; Пиментел Дж., Кунрод Дж., Возможности химии
сегодня и завтра, пер. с англ., М., 1992; Par ting ton J. R., A history
of chemistry, v. 1-4, L.- N. Y., 1961-70. С.
Г. Кара-Мурза, Т. А. Айзатулин.
|