Хімія в 20 столітті
У ХХ ст. ЯРН і парадигма хімії істотно змінилися. В основі сучасних хімічних уявлень лежать уявлення квантової хімії, що виникла відразу слідом за формуванням сучасної квантової механіки в кінці 1920-х років. Вона виникає в результаті сполучення “фізичних” і “хімічних” атомів (і молекул). У результаті цього всі вихідні уявлення хімії, введені вище, починають перевизначатися явним чином через фізичні ВІО-моделі. У першу чергу це стосується атома. Хімічний атом заміщається фізико-хімічними атомом, точніше багатоелектронних атомом квантової механіки, що розглядаються в контексті структури хімічної сполуки або перетворення. Відповідно фізичні моделі кладуться в підставу явного визначення хімічних зв’язків (див. [Полінг]).
Першим тріумфом фізичної квантової хімії став висновок періодичної таблиці Д. Менделєєва з квантово-механічної теорії атома. Наступними досягненнями стали фізична електронна модель міжмолекулярної взаємодії і теорія елементарних фізико-хімічних зв’язків (не всіх), а також фізична класифікація типів хімічного зв’язку (ковалентний зв’язок, її донорно-акцепторні механізм, її властивості; іонна зв’язок; полярні й неполярні молекули; металева зв’язок ; воднева зв’язок; багатоатомна фізико-хімічний зв’язок та ін. [Зоркий]), що почалася ще до квантової механіки. Паралельно йшло формування і розвиток фізичної аналітичної хімії (спектроскопія, рентгеноаналіз і т. П.), Т. Е. Нового типу еталонів і вимірювальних процедур для визначення хімічних сполук і їх компонентів.
Сьогодні спектроскопічні й рентгенографічні методи, розроблені для фізичних атомів і молекул, стали основними для визначення складу хімічних речовин, витіснивши чисто хімічні. Можна сказати, що з’явилася “фізико-хімічна аналітична хімія” ХХ ст., Що змінила хімічну аналітичну хімію ХIХ ст. Через так (по суті фізично) певні атоми визначаються хімічні сполуки та зв’язку [Зоркий]. Тепер головні ПІО хімії – хімічні атоми – визначаються явним чином за допомогою фізичних понять. За допомогою фізики явним чином визначається поняття хімічної сполуки (див. [Зоркий]). Питання про те, що таке атом, хіміків більше не хвилює. Більш животрепетне питання – що таке хімічний зв’язок, але він цікавий з боку створення теоретичної (по суті фізичної) моделі різних зв’язків або емпіричних і напівемпіричних законів, що допомагають орієнтуватися в неймовірному безлічі хімічних перетворень.
Однак сама структура і основні поняття, введені в XIX ст., Як і раніше задають контекст і специфіку хімії. Фізика тут не замінює хімію, а вбудовується в неї. Цей тип симбіозу відрізняється від випадку фізичної хімії XIX ст. тим, що він стосується визначення вихідних понять хімії, а не добавок до них.
Процес поєднання “хімічного” і “фізичного” атомів, що сприймається сьогодні і фізиками і хіміками як очевидний і не вимагає обговорення, не такий простий. “Фізична” і “хімічна” атомистика відбуваються з близьких джерел: з накладення атомістичної натурфілософії на фізичні та хімічні дослідження розріджених газів. Цими двома областями і займався на рубежі XVIII і XIX ст. батько хімічної атомістики Дальтон. Як стверджується в [Фигуровский, II, с. 15]: “У другій половині XVIII ст. основні ідеї корпускулярних теорій вважалися серед вчених біологів само собою зрозумілими “, і на початку XIX ст. вони стали головними в хімії. У фізиці ж справа йшла складніше. У зв’язку з успіхами моделі теплорода в середині XIX ст. тут відбувся відхід від цих уявлень, і атомно-молекулярні уявлення пробивали собі дорогу в статистичній (молекулярної) фізики з великими труднощами аж до початку ХХ ст. Але до 1920-м рокам і далі це твердження знову цілком застосовно. У квантової хімії, як і в часи Дальтона, атомна (молекулярна) хімія і фізика перетнулися (атом квантової механіки відбувається з атома в молекулярній статистичній фізиці Больцмана, що виходить із молекулярної моделі розрідженого газу то якої відштовхувався і Дальтон). В результаті утворився новий ПІО – фізико-хімічний атом, який має властивості атома в квантовій механіці, але, крім того, включений в хімічну сполуку в хімії. Останнє обумовлює те, що хімія не зводиться до фізики. Фізика застосовується до тієї чи іншої моделі хімічної сполуки, отриманої не з фізікі. Ето додаток фізики утворює основу того, що називають сьогодні фізичною хімією.
Так виглядає хімія в рамках описаної вище моделі природної наукі59. Відповідно, відповідь на сакраментальне питання: “Що таке хімія?” Будується на базі описаної вище моделі: хімія – це наука, базовою моделлю якої є модель хімічної реакції (10.1) як взаємоперетворення хімічних сполук (ансамблів атомів) один в одного.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)