khimie.ru

Физическая химия получила обоснование и развивалась на основе отчетливой кристаллизации и математического выражения ряда фундаментальных естественно-научных идей, а именно: идеи всеобщего превращения различных форм энергии, нашедшей ясную формулировку в законе сохранения энергии; идеи о возможности исследования химических процессов с помощью первого и второго начал термодинамики, что позволило определить не только баланс химических реакций, но и направление превращений и равновесные, устойчивые состояния; идеи об атомистическом строении вещества и электричества.

Можно было видеть, что уже в XVIII в. передовые ученые (Ломоносов, Лавуазье) сознавали необходимость создания нового физико-химического направления в развитии химии и указывали на большое значение связи химии с физикой. Но для успешного развития физико-химических исследований нужно было еще изучить химию газов, создать правильную теорию горения и окислительно-восстановительных процессов, разработать на химическом материале атомно-молекулярное учение. Необходимо было открыть и строго экспериментально обосновать основные законы химии — закон сохранения массы, закон постоянства состава и кратных отношений. К первым десятилетиям XIX в. все это было сделано. Поэтому не случайно благоприятные обстоятельства для возникновения физической химии складываются именно в этот период, когда был открыт ряд важных физико-химических закономерностей и получены некоторые теоретические обобщения. Однако для закрепления плацдарма и расширения фронта физико-химических исследований не хватало в то время необходимых методов исследования. Мало ощутимыми в этот период были и запросы производства. Значение физико-химических исследований для развития промышленности выявилось значительно позднее. Ситуация заметно изменилась и 70−80-х годах XIX в., когда новая химическая промышленность (электрохимическая, металлургическая, силикатная и др.) выдвинула перед физической химией ряд задач, в решение которых упирались проблемы источников тока, получение легированных сплавов, применение железобетонных сооружений и т. п.

После 80-х годов XIX в. произошел подлинный взлет творческой физико-химической мысли. Постепенная эволюция физико-химической мысли перешла в 80-90-е годы XIX в. в бурную революцию. Можно было бы захлебнуться в быстром потоке мелких и больших открытий, если бы такие мыслители, как Менделеев, Вант-Гофф, Аррениус, Пернет, Ле Шателье, Гиббс, не построили общий фундамент и общие контуры величественного здания новой самостоятельной науки. В этот период создаются прочные экспериментальные и теоретические основы физической химии, устанавливаются фундаментальные физико-химические закономерности при широком использовании физических принципов, закона Авогадро и законов термодинамики.

В результате всего этого облик химии сильно изменился. В начале века химия как самостоятельная наука еще только скромно заявляла о своих правах и возможностях. Тихая работа относительно небольшого числа химиков оставалась достоянием узкого круга посвященных лиц. В конце века мы имеем перед собой мощную науку с большой армией исследователей, науку, поразившую мир своими открытиями. Заводские корпуса анилино-красочной, электрохимической промышленности, взрывчатых веществ зримо и весомо говорили о достижениях и пользе химии. Гудки химических фабрик и заводов оповещали о новой эре − эре научно-технических революций.

Химия второй половины XIX в. начинает играть существенную роль в развитии производительных сил общества. Развитие различных отраслей химической промышленности сильно изменило экономику, торговлю, военный потенциал (а отсюда и политику) многих государств.

Успехи промышленности и техники привели к увеличению материальных ценностей, увеличению средней продолжительности жизни человека, более широкому распространению огромного количества недоступных ранее благ. Возросшая власть человека над природой еще больше утвердила уверенность в силу и мощь разума и труда человека.

Во второй половине XIX в. темпы, интенсивность и масштабность физико-химических исследований настолько изменились, что оказался жизненно необходимым переход от маленьких, скромно обставленных химических лабораторий для одного-двух-трех человек (в начале века) к огромным, богато оборудованным химическим лабораториям и целым институтам (подобно Геттингенскому физико-химическому институту Нернста, построенному в 1896 г.).

Во второй половине XIX в. создаются большие научные школы и коллективы, значительно расширяется подготовка специалистов физико-химиков как для университетских химических лабораторий, так и для заводских лабораторий.

В больших научных объединениях ученые получили возможность развернуть работу в несравненно более широком масштабе. Коллективное творчество показало, что нужен не только «Рахманинов или Стравинский, но и оркестр из первоклассных музыкантов», способных творчески вести исследовательскую работу.

Коллективный труд в решении физико-химических вопросов проявил свои большие возможности как в университетских и институтских лабораториях, так и в заводских лабораториях. Химические заводы Германии, СИМ во второй половине XIX в. самостоятельно культивировали химические исследования в собственных центрах научного творчества − в виде превосходно обставленных заводских лабораторий с большим персоналом хорошо подготовленных и опытных химиков. Исследования в этих лабораториях объединялись, естественно, вокруг ряда задач технического характера, но по значению полученных результатов эти работы имели большое научное значение. Таким образом, коллективный ум и коллективный труд многих химических лабораторий различных стран в значительной мере обусловил невиданные успехи физической химии в конце XIX в.

Главенствующей задачей, направлявшей работы физико-химиков XIX в., было установление основных законов, управляющих химическими процессами (изучение скорости реакций, равновесий, изменений свободной энергии и т. и.).

Другая характерная черта развития физической химии — это всестороннее изучение природы макротел, и их систем на основе исследования зависимости физических свойств от химического состава веществ.

Физико-химики ставили и решали наиболее общие кардинальные вопросы химии, касающиеся взаимосвязи и взаимопереходов между химической и другими, преимущественно физическими формами движения материи (тепловой, электрической, световой). Непреходящее историческое значение физической химии заключается в том, что на базе этой науки начался важный процесс математизации химических знаний. Физическая химия оказала глубокое воздействие па процесс химического мышления и на преподавание химии.

В 1895 г. немецкий физико-химик Г. Ян писал: «Химик должен постепенно свыкнуться с мыслью, что, если он не ознакомится с основаниями высшего анализа, то теоретическая химия для него останется книгой за семью печатями. Пора уже перестать химику видеть в знаках дифференциала и интеграла лишь непонятные иероглифы. Иначе он может потерять способность следить за развитием теоретической химии. В самом доле, вполне бесцельными являются старания объяснить путем бесконечных выкладок то, что посвященному ясно из формулы, помещающейся в одной строчке».

Как уже отмечалось, физическая химия объединяет различные науки (электрохимию, термохимию, учение о растворах, химическую кинетику, химическую термодинамику и др.). Поэтому для того, чтобы полнее и детальнее представить развитие этой многогранной науки, необходимо изложить возникновение и развитие основных направлений физической химии.