04. Построение модели невидимого объекта. Возникновение в науке теоретических представлений о веществе и химической реакции.

Известно, что химия изучает вещества и их свойства. Для того чтобы объяснить, почему то или иное вещество вступает или не вступает в химические процессы, нужно заглянуть внутрь его. Но атомы и молекулы, из которых состоят вещества, нельзя увидеть даже с помощью мощного микроскопа. Из материалов урока вы узнаете, как учёные-химики познавали и познают микромир.

Основной метод познания в химии — моделирование. Рассмотрим сущность данного метода на простом примере. Возьмём коробку с неизвестным предметом внутри. Можно ли, не открывая коробку, с определённой долей вероятности предположить, какой предмет находится внутри неё? После серии манипуляций с коробкой мы можем предположить, что предмет, который находится внутри, круглый и относительно лёгкий. Действительно, открыв коробку, мы можем увидеть, что внутри неё находится теннисный шарик. Если бы мы произвели с коробкой больше манипуляций, то смогли бы получить дополнительные сведения о том, какой предмет находится внутри, например, мы сделали бы предположение о том, из какого материала состоит данный предмет. Подобный пример был предложен лауреатом Нобелевской премии Г. Т. Сиборгом (рис. 1).

Моделирование — это один из способов познания реального мира, при котором представления об изучаемом объекте строятся не путём непосредственного наблюдения, а по косвенным данным.

Модель может быть выполнена из какого-либо материала (реальная модель), а может существовать только в нашем воображении (воображаемая модель). Первоначально созданная модель может перестраиваться или вовсе заменяться другой моделью при встрече с противоречащими данной модели фактами.

Так как же зарождались первые модели веществ и химических реакций? Ещё во времена Античности людей интересовал вопрос: «Можно ли из одного вещества получить какое угодно другое вещество?»

Древнегреческий философ Аристотель предположил, что основу всего составляют четыре стихии: огонь, вода, воздух и земля. Эти стихии находятся во взаимосвязи и взаимодействии.

Аристотель считал огонь, воду, воздух и землю неделимыми элементами, которые могут превращаться друг в друга, а также соединяться друг с другом, образуя новые тела. Однако соединение противоположных по свойствам веществ считалось невозможным: огонь не может соединиться с водой, а воздух с землёй.

Предположение Аристотеля было очевидным, поэтому его представления владели умами более тысячи лет. Например, мы знаем, что вода не горит. В соответствии с данной моделью Аристотель считал, что из одного вещества можно получить любое другое вещество. Главное — подобрать условия его превращения.

Другая модель строения вещества была предложена ещё одним древнегреческим учёным — Демокритом.

Он считал, что вещества состоят из неделимых частиц — атомов. Атомы отличаются формой и размером. Благодаря особенностям своей формы и размера атомы могут соединяться, образуя вещества.

В соответствии с моделью Демокрита, из какого угодно вещества нельзя получить другое вещество, хотя Аристотель предполагал, что из любого вещества можно получить любое другое вещество. Но учение об атомах было неочевидным, поэтому модель Демокрита была забыта вплоть до XVII века, а модель Аристотеля просуществовала более тысячи лет.

Началу создания атомно-молекулярной теории послужили исследования выдающегося английского физика и химика Роберта Бойля. Учёный попытался экспериментально подтвердить предположение Демокрита о существовании атомов.

В результате исследований Р. Бойля и других учёных была разработана атомно-молекулярная теория (АМТ).

Основные положения АМТ:

• вещества состоят из молекул;

• молекулы находятся в непрерывном движении;

• между молекулами есть промежутки;

• молекулы состоят из атомов;

• в ходе химических реакций молекулы разрушаются, а атомы не изменяются (не делятся).

Сегодня на уроке вы узнали, что основным методом познания в химии является теоретическое моделирование, так как сущность химических явлений скрыта от непосредственного наблюдения исследователя, поэтому познание осуществляют путём построения модели невидимого объекта по косвенным данным.

Полезные ссылки

1. Список рекомендованных источников.

2. Аристотель — древнегреческий философ и учёный-энциклопедист.

3. Учёный Роберт Бойль.

Проверьте себя

1. Как метод моделирования используется в химии? Приведите примеры различных типов моделей.

2. Почему метод моделирования является основным методом познания в химии?

3. Перечислите основные положения АМТ.

Список использованных источников:

Рис. 1. Источник: wikipedia.org / название: Glenn Seaborg - 1964 / атрибуция: общественное достояние, автор: ich

Рис. 2. Изображения используются согласно лицензии Shutterstock / FOTODOM

Рис. 3. Источник: wikipedia.org / название: Coypel Democritus / атрибуция: общественное достояние, автор: Fouquiher