Áèáëèîòåêà

Òåîëîãèÿ

Êîíôåññèè

Èíîñòðàííûå ÿçûêè

Äðóãèå ïðîåêòû







Âàø êîììåíòàðèé î êíèãå

Ãðóøåâèöêàÿ Ò., Ñàäîõèí À. Êîíöåïöèè ñîâðåìåííîãî åñòåñòâîçíàíèÿ

ÎÃËÀÂËÅÍÈÅ

ÒÅÌÀ 18 ÑÎÂÐÅÌÅÍÍÛÅ ÊÎÍÖÅÏÖÈÈ ÕÈÌÈÈ
ÑÒÐÓÊÒÓÐÀ ÕÈÌÈÈ

Äî êîíöà XIX âåêà õèìèÿ â îñíîâíîì áûëà åäèíîé öåëîñòíîé íàóêîé. Âíóòðåííåå åå äåëåíèå íà îðãàíè÷åñêóþ è íåîðãàíè÷åñêóþ íå íàðóøàëî ýòîãî åäèíñòâà. Íî ïîñëåäîâàâøèå âñêîðå ìíîãî÷èñëåííûå îòêðûòèÿ êàê â ñàìîé õèìèè, òàê è â áèîëîãèè, ôèçèêå ïîëîæèëè íà÷àëî áûñòðîé åå äèôôåðåíöèàöèè.
Ñîâðåìåííàÿ õèìè÷åñêàÿ íàóêà, îïèðàÿñü íà ïðî÷íûå òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû, íåïðåðûâíî ðàçâèâàåòñÿ âøèðü è âãëóáü.  ÷àñòíîñòè, ïðîèñõîäèò îòêðûòèå è èçó÷åíèå íîâûõ, êà÷åñòâåííî ðàçëè÷íûõ äèñêðåòíûõ õèìè÷åñêèõ ÷àñòèö. Òàê, åùå â ïåðâîé ïîëîâèíå XIX âåêà ïðè èçó÷åíèè ýëåêòðîëèçà áûëè îáíàðóæåíû èîíû - îñîáûå ÷àñòèöû, îáðàçîâàííûå èç àòîìîâ è ìîëåêóë, íî ýëåêòðè÷åñêè çàðÿæåííûå. Èîíû ÿâëÿþòñÿ ñòðóêòóðíûìè åäèíèöàìè ìíîãèõ êðèñòàëëîâ, êðèñòàëëè÷åñêèõ ðåøåòîê ìåòàëëîâ, îíè ñóùåñòâóþò â àòìîñôåðå, â ðàñòâîðàõ è ò.ä.
 íà÷àëå XX âåêà õèìèêè îòêðûëè ðàäèêàëû êàê îäíó èç àêòèâíûõ ôîðì õèìè÷åñêîãî âåùåñòâà. Îíè îáðàçóþòñÿ èç ìîëåêóë ïóòåì îòùåïëåíèÿ îòäåëüíûõ àòîìîâ èëè ãðóïï è ñîäåðæàò àòîìû ýëåìåíòîâ â íåîáû÷íîì äëÿ íèõ âàëåíòíîì ñîñòîÿíèè, ÷òî ñâÿçàíî ñ íàëè÷èåì îäèíî÷íûõ (íåñïàðåííûõ) ýëåêòðîíîâ, îáúÿñíÿþùèõ èõ èñêëþ÷èòåëüíóþ õèìè÷åñêóþ àêòèâíîñòü.
Ê îñîáûì ôîðìàì õèìè÷åñêîãî âåùåñòâà îòíîñÿòñÿ òàêæå ìàêðîìîëåêóëû. Îíè ñîñòîÿò èç ñîòåí è òûñÿ÷ àòîìîâ è âñëåäñòâèå ýòîãî ïðèîáðåòàþò â îòëè÷èå îò îáû÷íîé ìîëåêóëû êà÷åñòâåííî íîâûå ñâîéñòâà.
Õàðàêòåðíûé äëÿ íîâåéøåé õèìèè, êàê è äëÿ âñåé íàóêè XX âåêà, ïðîöåññ ãëóáîêîé âíóòðåííåé äèôôåðåíöèàöèè â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ñâÿçàí ñ îòêðûòèåì ýòîãî êà÷åñòâåííîãî ìíîãîîáðàçèÿ õèìè÷åñêèõ âåùåñòâ. Èõ ñòðîåíèå, ïðåâðàùåíèÿ è ñâîéñòâà ñòàëè ïðåäìåòîì èçó÷åíèÿ ñïåöèàëüíûõ ðàçäåëîâ õèìèè: ýëåêòðîõèìèè, õèìè÷åñêîé êèíåòèêè, õèìèè ïîëèìåðîâ, õèìèè êîìïëåêñíûõ ñîåäèíåíèé, êîëëîèäíîé õèìèè, õèìèè âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé.
Óæå ê íà÷àëó XX âåêà âíóòðè ñàìîé õèìèè ÷åòêî ðàçëè÷àþòñÿ îáùàÿ è íåîðãàíè÷åñêàÿ õèìèÿ è îðãàíè÷åñêàÿ õèìèÿ. Ïðåäìåòîì èçó÷åíèÿ îáùåé è òåñíî ñâÿçàííîé ñ íåé íåîðãàíè÷åñêîé õèìèè ñòàëè õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû, îáðàçóåìûå èìè ïðîñòåéøèå íåîðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ è èõ îáùèå çàêîíû (ïðåæäå âñåãî ïåðèîäè÷åñêèé çàêîí Ä.È. Ìåíäåëååâà).
Ñèëüíûé òîë÷îê ðàçâèòèþ íåîðãàíè÷åñêîé õèìèè äàëè ïðîíèêíîâåíèå â íåäðà àòîìà è èçó÷åíèå ÿäåðíûõ ïðîöåññîâ. Ïîèñêè ýëåìåíòîâ, íàèáîëåå ïðèãîäíûõ äëÿ ðàñùåïëåíèÿ â ÿäåðíûõ ðåàêòîðàõ, ñïîñîáñòâîâàëè èññëåäîâàíèþ ìàëîèçó÷åííûõ è ñèíòåçó íîâûõ ýëåìåíòîâ ñ ïîìîùüþ ÿäåðíûõ ðåàêöèé. Èçó÷åíèåì èõ ñâîéñòâ, à òàêæå ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ îñíîâ è õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ ðàäèîàêòèâíûõ èçîòîïîâ, ìåòîäèêîé èõ âûäåëåíèÿ è êîíöåíòðàöèè çàíÿëàñü ðàäèîõèìèÿ, âîçíèêøàÿ âî âòîðîé ÷åòâåðòè XX âåêà.
Îðãàíè÷åñêàÿ õèìèÿ îêîí÷àòåëüíî ñëîæèëàñü â ñàìîñòîÿòåëüíóþ íàóêó âî âòîðîé ïîëîâèíå XIX âåêà. Ýòîìó ñïîñîáñòâîâàëî ïîëó÷åíèå áîëüøîãî ýìïèðè÷åñêîãî è òåîðåòè÷åñêîãî ìàòåðèàëà î ñîåäèíåíèÿõ óãëåðîäà è åãî ïðîèçâîäíûõ. Îïðåäåëÿþùèì ôàêòîðîì äëÿ âñåõ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ÿâëÿþòñÿ îñîáåííîñòè âàëåíòíîãî ñîñòîÿíèÿ óãëåðîäà - ñïîñîáíîñòü åãî àòîìîâ ñâÿçûâàòüñÿ ìåæäó ñîáîé êàê îäèíàðíîé, òàê è äâîéíîé, òðîéíîé ñâÿçüþ â äëèííûå ëèíåéíûå è ðàçâåòâëåííûå öåïè. Áëàãîäàðÿ áåñêîíå÷íîìó ìíîãîîáðàçèþ ôîðì ñöåïëåíèÿ óãëåðîäíûõ àòîìîâ, íàëè÷èþ èçîìåðèè è ãîìîëîãè÷åñêèõ ðÿäîâ ïî÷òè âî âñåõ êëàññàõ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé âîçìîæíîñòè ïîëó÷åíèÿ ýòèõ ñîåäèíåíèé ïðàêòè÷åñêè áåçãðàíè÷íû.
 XX âåêå ìíîãèå ðàçäåëû îðãàíè÷åñêîé õèìèè ñòàëè ïîñòåïåííî ïðåâðàùàòüñÿ â áîëüøèå, îòíîñèòåëüíî ñàìîñòîÿòåëüíûå âåòâè ñî ñâîèìè îáúåêòàìè èçó÷åíèÿ. Òàê ïîÿâèëèñü:
õèìèÿ ýëåìåíòîîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, õèìèÿ ïîëèìåðîâ, õèìèÿ âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé, õèìèÿ àíòèáèîòèêîâ, êðàñèòåëåé, äóøèñòûõ ñîåäèíåíèé, ôàðìàêîõèìèÿ è ò.ä.
 êîíöå ïðîøëîãî âåêà âîçíèêàåò õèìèÿ ìåòàëëîîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, òî åñòü ñîåäèíåíèé, ñîäåðæàùèõ îäíó (èëè áîëåå) ïðÿìóþ ñâÿçü ìåòàëëà ñ óãëåðîäîì. Äî êîíöà âåêà áûëè îòêðûòû îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ ðòóòè, êàäìèÿ, öèíêà, ñâèíöà è äð.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ïîëó÷åíû óãëåðîäèñòûå ñîåäèíåíèÿ ñ áîëüøåé ÷àñòüþ íå òîëüêî ìåòàëëîâ, íî è íåìåòàëëîâ (ôîñôîð, áîð, êðåìíèé, ìûøüÿê è ò.ä.). Òåïåðü ýòó îáëàñòü õèìèè ñòàëè íàçûâàòü õèìèåé ýëåìåíòîîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, îíà íàõîäèòñÿ íà ñòûêå îðãàíè÷åñêîé è íåîðãàíè÷åñêîé õèìèè.
Ñàìîñòîÿòåëüíîé îáëàñòüþ õèìèè ÿâëÿåòñÿ íàóêà î ìåòîäàõ îïðåäåëåíèÿ ñîñòàâà âåùåñòâà ~ àíàëèòè÷åñêàÿ õèìèÿ. Åå îñíîâíàÿ çàäà÷à - îïðåäåëåíèå õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ èëè èõ ñîåäèíåíèé, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ èññëåäóåìîãî âåùåñòâà, - ðåøàåòñÿ ïóòåì àíàëèçà. Áåç ñîâðåìåííûõ ìåòîäîâ àíàëèçà áûë áû íåâîçìîæåí ñèíòåç íîâûõ õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, ïîñòîÿííûé ýôôåêòèâíûé êîíòðîëü çà õîäîì òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà è êà÷åñòâîì ïîëó÷àåìûõ ïðîäóêòîâ.


ÂÇÀÈÌÎÑÂßÇÜ ÕÈÌÈÈ Ñ ÔÈÇÈÊÎÉ


Ïîìèìî ïðîöåññîâ äèôôåðåíöèàöèè ñàìîé õèìè÷åñêîé íàóêè, â íàñòîÿùåå âðåìÿ èäóò è èíòåãðàöèîííûå ïðîöåññû õèìèè ñ äðóãèìè îòðàñëÿìè åñòåñòâîçíàíèÿ. Îñîáåííî èíòåíñèâíî ðàçâèâàþòñÿ âçàèìîñâÿçè ìåæäó ôèçèêîé è õèìèåé. Ýòîò ïðîöåññ ñîïðîâîæäàåòñÿ âîçíèêíîâåíèåì âñå íîâûõ è íîâûõ ñìåæíûõ ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ îòðàñëåé çíàíèÿ.
Èñòîðèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ õèìèè è ôèçèêè ïîëíà ïðèìåðîâ îáìåíà èäåÿìè, îáúåêòàìè è ìåòîäàìè èññëåäîâàíèÿ. Íà ðàçíûõ ýòàïàõ ñâîåãî ðàçâèòèÿ ôèçèêà ñíàáæàëà õèìèþ ïîíÿòèÿìè è òåîðåòè÷åñêèìè êîíöåïöèÿìè, îêàçàâøèìè ñèëüíîå âîçäåéñòâèå íà ðàçâèòèå õèìèè. Ïðè ýòîì ÷åì áîëüøå óñëîæíÿëèñü õèìè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ, òåì áîëüøå àïïàðàòóðà è ìåòîäû ðàñ÷åòîâ ôèçèêè ïðîíèêàëè â õèìèþ. Íåîáõîäèìîñòü èçìåðåíèÿ òåïëîâûõ ýôôåêòîâ ðåàêöèè, ðàçâèòèå ñïåêòðàëüíîãî è ðåíòãåíîñòðóêòóðíîãî àíàëèçà, èçó÷åíèå èçîòîïîâ è ðàäèîàêòèâíûõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, êðèñòàëëè÷åñêèõ ðåøåòîê âåùåñòâà, ìîëåêóëÿðíûõ ñòðóêòóð ïîòðåáîâàëè ñîçäàíèÿ è ïðèâåëè ê èñïîëüçîâàíèþ ñëîæíåéøèõ ôèçè÷åñêèõ ïðèáîðîâ -ñïåêòðîñêîïîâ, ìàññ-ñïåêòðîãðàôîâ, äèôðàêöèîííûõ ðåøåòîê, ýëåêòðîííûõ ìèêðîñêîïîâ è ò.ä.
Ðàçâèòèå ñîâðåìåííîé íàóêè ïîäòâåðäèëî ãëóáîêóþ ñâÿçü ìåæäó ôèçèêîé è õèìèåé. Ñâÿçü ýòà íîñèò ãåíåòè÷åñêèé õàðàêòåð, òî åñòü îáðàçîâàíèå àòîìîâ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, ñîåäèíåíèå èõ â ìîëåêóëû âåùåñòâà ïðîèçîøëî íà îïðåäåëåííîì ýòàïå ðàçâèòèÿ íåîðãàíè÷åñêîãî ìèðà. Òàêæå ýòà ñâÿçü îñíîâûâàåòñÿ íà îáùíîñòè ñòðîåíèÿ êîíêðåòíûõ âèäîâ ìàòåðèè, â òîì ÷èñëå è ìîëåêóë âåùåñòâ, ñîñòîÿùèõ â êîíå÷íîì èòîãå èç îäíèõ è òåõ æå õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, àòîìîâ è ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö. Âîçíèêíîâåíèå õèìè÷åñêîé ôîðìóëû äâèæåíèÿ â ïðèðîäå âûçâàëî äàëüíåéøåå ðàçâèòèå ïðåäñòàâëåíèé îá ýëåêòðîìàãíèòíîì âçàèìîäåéñòâèè, èçó÷àåìîì ôèçèêîé. Íà îñíîâå ïåðèîäè÷åñêîãî çàêîíà íûíå îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðîãðåññ íå òîëüêî â õèìèè, íî è â ÿäåðíîé ôèçèêå, íà ãðàíèöå êîòîðîé âîçíèêëè òàêèå ñìåøàííûå ôèçèêî-õèìè÷åñêèå òåîðèè, êàê õèìèÿ èçîòîïîâ, ðàäèàöèîííàÿ õèìèÿ.
Ôèçèêà è õèìèÿ èçó÷àþò ïðàêòè÷åñêè îäíè è òå æå îáúåêòû, íî òîëüêî êàæäàÿ èç íèõ âèäèò â ýòèõ îáúåêòàõ ñâîþ ñòîðîíó, ñâîé ïðåäìåò èçó÷åíèÿ. Òàê, ìîëåêóëà ÿâëÿåòñÿ ïðåäìåòîì èçó÷åíèÿ íå òîëüêî õèìèè, íî è ìîëåêóëÿðíîé ôèçèêè. Åñëè ïåðâàÿ èçó÷àåò åå ñ òî÷êè çðåíèÿ çàêîíîìåðíîñòåé îáðàçîâàíèÿ, ñîñòàâà, õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ, ñâÿçåé, óñëîâèé åå äèññîöèàöèè íà ñîñòàâëÿþùèå àòîìû, òî ïîñëåäíÿÿ ñòàòèñòè÷åñêè èçó÷àåò ïîâåäåíèå ìàññ ìîëåêóë, îáóñëîâëèâàþùåå òåïëîâûå ÿâëåíèÿ, ðàçëè÷íûå àãðåãàòíûå ñîñòîÿíèÿ, ïåðåõîäû èç ãàçîîáðàçíîé â æèäêóþ è òâåðäóþ ôàçû è îáðàòíî, - ÿâëåíèÿ, íå ñâÿçàííûå ñ èçìåíåíèåì ñîñòàâà ìîëåêóë è èõ âíóòðåííåãî õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ. Ñîïðîâîæäåíèå êàæäîé õèìè÷åñêîé ðåàêöèè ìåõàíè÷åñêèì ïåðåìåùåíèåì ìàññ ìîëåêóë ðåàãåíòîâ, âûäåëåíèå èëè ïîãëîùåíèå òåïëà çà ñ÷åò ðàçðûâà èëè îáðàçîâàíèÿ ñâÿçåé â íîâûõ ìîëåêóëàõ óáåäèòåëüíî ñâèäåòåëüñòâóþò î òåñíîé ñâÿçè õèìè÷åñêèõ è ôèçè÷åñêèõ ÿâëåíèé. Òàê, ýíåðãåòèêà õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ òåñíî ñâÿçàíà ñ çàêîíàìè òåðìîäèíàìèêè, èçëîæåííûìè âûøå. Õèìè÷åñêèå ðåàêöèè, ïðîòåêàþùèå ñ âûäåëåíèåì ýíåðãèè - îáû÷íî â âèäå òåïëà è ñâåòà, íàçûâàþòñÿ ýêçîòåðìè÷åñêèìè. Ñóùåñòâóþò òàêæå ýíäîòåðìè÷åñêèå ðåàêöèè, ïðîòåêàþùèå ñ ïîãëîùåíèåì ýíåðãèè. Âñå ñêàçàííîå íå ïðîòèâîðå÷èò çàêîíàì òåðìîäèíàìèêè: â ñëó÷àå ãîðåíèÿ ýíåðãèÿ âûñâîáîæäàåòñÿ îäíîâðåìåííî ñ óìåíüøåíèåì âíóòðåííåé ýíåðãèè ñèñòåìû.  ýíäîòåðìè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ èäåò ïîâûøåíèå âíóòðåííåé ýíåðãèè ñèñòåìû çà ñ÷åò ïðèòîêà òåïëà. Èçìåðÿÿ êîëè÷åñòâî ýíåðãèè, âûäåëÿþùåéñÿ ïðè ðåàêöèè (òåïëîâîé ýôôåêò õèìè÷åñêîé ðåàêöèè), ìîæíî ñóäèòü îá èçìåíåíèè âíóòðåííåé ýíåðãèè ñèñòåìû. Îí èçìåðÿåòñÿ â êèëîäæîóëÿõ íà ìîëü (êÄæ/ìîëü).
×àñòíûì ñëó÷àåì ïåðâîãî íà÷àëà òåðìîäèíàìèêè ÿâëÿåòñÿ çàêîí Ãåññà. Îí ãëàñèò, ÷òî òåïëîâîé ýôôåêò ðåàêöèè çàâèñèò òîëüêî îò íà÷àëüíîãî è êîíå÷íîãî ñîñòîÿíèÿ âåùåñòâ è íå çàâèñèò îò ïðîìåæóòî÷íûõ ñòàäèé ïðîöåññà. Çàêîí Ãåññà ïîçâîëÿåò âû÷èñëèòü òåïëîâîé ýôôåêò ðåàêöèè â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà åãî íåïîñðåäñòâåííîå èçìåðåíèå ïî÷åìó-ëèáî íåîñóùåñòâèìî.
Ñ âîçíèêíîâåíèåì òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè, êâàíòîâîé ìåõàíèêè è ó÷åíèÿ îá ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèöàõ ðàñêðûëèñü åùå áîëåå ãëóáîêèå ñâÿçè ìåæäó ôèçèêîé è õèìèåé. Îêàçàëîñü, ÷òî êëþ÷ ê îáúÿñíåíèþ ñóùåñòâà ñâîéñòâ õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, ñàìîãî ìåõàíèçìà ïðåâðàùåíèÿ âåùåñòâ ëåæèò â ñòðîåíèè àòîìîâ, â êâàíòîâî-ìåõàíè÷åñêèõ ïðîöåññàõ åãî ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö è îñîáåííî ýëåêòðîíîâ âíåøíåé îáîëî÷êè. Èìåííî íîâåéøàÿ ôèçèêà áëåñòÿùå ðåøèëà òàêèå âîïðîñû õèìèè, êàê ïðèðîäà õèìè÷åñêîé ñâÿçè, îñîáåííîñòè õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ ìîëåêóë îðãàíè÷åñêèõ è íåîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé è ò.ä.
 îáëàñòè ñîïðèêîñíîâåíèÿ ôèçèêè è õèìèè âîçíèê è óñïåøíî ðàçâèâàåòñÿ ñðàâíèòåëüíî ìîëîäîé èç îñíîâíûõ ðàçäåëîâ õèìèè - ôèçè÷åñêàÿ õèìèÿ, êîòîðàÿ îôîðìèëàñü â êîíöå XIX âåêà â ðåçóëüòàòå óñïåøíûõ ïîïûòîê êîëè÷åñòâåííîãî èçó÷åíèÿ ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ õèìè÷åñêèõ âåùåñòâ è ñìåñåé, òåîðåòè÷åñêîãî îáúÿñíåíèÿ ìîëåêóëÿðíûõ ñòðóêòóð. Ýêñïåðèìåíòàëüíîé è òåîðåòè÷åñêîé áàçîé äëÿ ýòîãî ïîñëóæèëè ðàáîòû Ä.È. Ìåíäåëååâà (îòêðûòèå ïåðèîäè÷åñêîãî çàêîíà), Âàíò-Ãîôôà (òåðìîäèíàìèêà õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ), Ñ. Àððåíèóñà (òåîðèÿ ýëåêòðîëèòè÷åñêîé äèññîöèàöèè) è ò.ä. Ïðåäìåòîì åå èçó÷åíèÿ ñòàëè îáùåòåîðåòè÷åñêèå âîïðîñû, êàñàþùèåñÿ ñòðîåíèÿ è ñâîéñòâ ìîëåêóë õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, ïðîöåññîâ ïðåâðàùåíèÿ âåùåñòâ â ñâÿçè ñ âçàèìíîé îáóñëîâëåííîñòüþ èõ ôèçè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè, èçó÷åíèå óñëîâèé ïðîòåêàíèÿ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé è ñîâåðøàþùèõñÿ ïðè ýòîì ôèçè÷åñêèõ ÿâëåíèé. Íûíå ýòî ðàçíîñòîðîííå ðàçâåòâëåííàÿ íàóêà, òåñíî ñâÿçûâàþùàÿ ôèçèêó è õèìèþ.
Âíóòðè ôèçè÷åñêîé õèìèè ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè âûäåëèëèñü è âïîëíå ñëîæèëèñü â êà÷åñòâå ñàìîñòîÿòåëüíûõ ðàçäåëîâ, îáëàäàþùèõ ñâîèìè îñîáûìè ìåòîäàìè è îáúåêòàìè èññëåäîâàíèÿ, ýëåêòðîõèìèÿ, ó÷åíèå î ðàñòâîðàõ, ôîòîõèìèÿ, êðèñòàëëîõèìèÿ.  íà÷àëå XX âåêà âûäåëèëàñü òàêæå â ñàìîñòîÿòåëüíóþ íàóêó âûðîñøàÿ â íåäðàõ ôèçè÷åñêîé õèìèè êîëëîèäíàÿ õèìèÿ. Ñî âòîðîé ïîëîâèíû XX âåêà â ñâÿçè ñ èíòåíñèâíîé ðàçðàáîòêîé ïðîáëåì ÿäåðíîé ýíåðãèè âîçíèêëà è ïîëó÷èëà áîëüøîå ðàçâèòèå íîâåéøàÿ îòðàñëü ôèçè÷åñêîé õèìèè - õèìèÿ âûñîêèõ ýíåðãèé, ðàäèàöèîííàÿ õèìèÿ (ïðåäìåòîì åå èçó÷åíèÿ ÿâëÿþòñÿ ðåàêöèè, ïðîòåêàþùèå ïîä äåéñòâèåì èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ), õèìèÿ èçîòîïîâ.
Âîîáùå ôèçè÷åñêàÿ õèìèÿ ðàññìàòðèâàåòñÿ ñåé÷àñ êàê íàèáîëåå øèðîêèé îáùåòåîðåòè÷åñêèé ôóíäàìåíò âñåé õèìè÷åñêîé íàóêè. Ìíîãèå åå ó÷åíèÿ è òåîðèè èìåþò áîëüøîå çíà÷åíèå äëÿ ðàçâèòèÿ íåîðãàíè÷åñêîé è îñîáåííî îðãàíè÷åñêîé õèìèè. Ñ âîçíèêíîâåíèåì ôèçè÷åñêîé õèìèè èçó÷åíèå âåùåñòâà ñòàëî îñóùåñòâëÿòüñÿ íå òîëüêî òðàäèöèîííûìè õèìè÷åñêèìè ìåòîäàìè èññëåäîâàíèÿ, íå òîëüêî ñ òî÷êè çðåíèÿ åãî ñîñòàâà è ñâîéñòâ, íî è ñî ñòîðîíû ñòðóêòóðû, òåðìîäèíàìèêè è êèíåòèêè õèìè÷åñêîãî ïðîöåññà, à òàêæå ñî ñòîðîíû ñâÿçè è çàâèñèìîñòè ïîñëåäíåãî îò âîçäåéñòâèÿ ÿâëåíèé, ïðèñóùèõ äðóãèì ôîðìàì äâèæåíèÿ (ñâåòîâîå è ðàäèàöèîííîå îáëó÷åíèå, ñâåòîâîå è òåïëîâîå âîçäåéñòâèå è ò.ä.).
 ïåðâîé ïîëîâèíå XX âåêà âîçíèêàåò ïîãðàíè÷íàÿ ìåæäó õèìèåé è íîâûìè ðàçäåëàìè ôèçèêè (êâàíòîâàÿ ìåõàíèêà, ýëåêòðîííàÿ òåîðèÿ àòîìîâ è ìîëåêóë) íàóêà, êîòîðóþ ñòàëè ïîçäíåå íàçûâàòü õèìè÷åñêîé ôèçèêîé. Îíà øèðîêî ïðèìåíèëà òåîðåòè÷åñêèå è ýêñïåðèìåíòàëüíûå ìåòîäû íîâåéøåé ôèçèêè ê èññëåäîâàíèþ ñòðîåíèÿ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ è ñîåäèíåíèé è îñîáåííî ìåõàíèçìà ðåàêöèé. Õèìè÷åñêàÿ ôèçèêà èçó÷àåò âçàèìîñâÿçü è âçàèìîïåðåõîä õèìè÷åñêîé è ñóáàòîìíîé ôîðì äâèæåíèÿ ìàòåðèè.
Ïîñòîÿííî ðàñøèðÿþùèåñÿ ñâÿçè õèìèè è ôèçèêè ïðèâåëè öåëûé ðÿä ó÷åíûõ ê èäåå êîîðäèíàöèè è ñóáîðäèíàöèè ýòèõ íàóê.
Òàêèì îáðàçîì, õèìèÿ XX âåêà ïðåäñòàåò ïåðåä íàìè êàê âåñüìà ìíîãîîáðàçíàÿ è ðàçâåòâëåííàÿ ñèñòåìà çíàíèé, êîòîðàÿ íàõîäèòñÿ â ïðîöåññå èíòåíñèâíîãî ðàçâèòèÿ.  îñíîâíîé ñâîåé ìàññå ðàçâèòèå õèìèè èäåò â âèäå óçêîîðèåíòèðîâàííûõ ïðèêëàäíûõ èññëåäîâàíèé, íî âìåñòå ñ íèìè ñåãîäíÿ ðàçâèâàþòñÿ è êîíöåïòóàëüíûå íàïðàâëåíèÿ ôóíäàìåíòàëüíîãî õàðàêòåðà, êîòîðûå è îïðåäåëÿþò ñòàòóñ è ïîëîæåíèå ýòîé íàóêè â ñèñòåìå ñîâðåìåííîãî åñòåñòâîçíàíèÿ. Ê ÷èñëó òàêèõ êîíöåïòóàëüíûõ íàïðàâëåíèé ðàçâèòèÿ ñîâðåìåííîé õèìèè ñëåäóåò îòíåñòè: ïðîáëåìó õèìè÷åñêîãî ýëåìåíòà, èññëåäîâàíèå ñòðóêòóðû õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, ó÷åíèå î õèìè÷åñêèõ ïðîöåññàõ è ýâîëþöèîííóþ õèìèþ.


ÏÐÎÁËÅÌÀ ÕÈÌÈ×ÅÑÊÎÃÎ ÝËÅÌÅÍÒÀ

Êîíöåïöèÿ õèìè÷åñêîãî ýëåìåíòà ïîÿâèëàñü â õèìè÷åñêîé íàóêå â ðåçóëüòàòå ñòðåìëåíèÿ ÷åëîâåêà îáíàðóæèòü ïåðâîýëåìåíò ïðèðîäû. Îíà ïðîñóùåñòâîâàëà áîëåå äâóõ òûñÿ÷ ëåò. Îäíàêî ëèøü â XVII âåêå Ð. Áîéëü ïîëîæèë íà÷àëî ñîâðåìåííîìó ïðåäñòàâëåíèþ î õèìè÷åñêîì ýëåìåíòå êàê î ïðîñòîì òåëå, ïðåäåëå õèìè÷åñêîãî ðàçëîæåíèÿ âåùåñòâà, ïåðåõîäÿùåì áåç èçìåíåíèÿ èç ñîñòàâà îäíîãî ñëîæíîãî òåëà â äðóãîå. Òåì íå ìåíåå åùå öåëûé âåê õèìèêè äåëàëè îøèáêè â âûäåëåíèè õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Äåëî â òîì, ÷òî, ñôîðìóëèðîâàâ ïîíÿòèå õèìè÷åñêîãî ýëåìåíòà, õèìèêè åùå íå çíàëè íè îäíîãî èç íèõ. Ñòðåìÿñü ïîëó÷èòü ýëåìåíòû â ÷èñòîì âèäå, îíè ïîëüçîâàëèñü ñ÷èòàâøèìñÿ òîãäà óíèâåðñàëüíûì ìåòîäîì ïðîêàëèâàíèÿ - îêàëèíó ïðèíèìàëè çà ýëåìåíò. Òàê ÷òî èçâåñòíûå òîãäà ìåòàëëû - æåëåçî, ìåäü, ñâèíåö - ïðèíèìàëè çà ñëîæíûå òåëà, ñîñòîÿâøèå èç ñîîòâåòñòâóþùåãî ýëåìåíòà è óíèâåðñàëüíîãî òåëà - ôëîãèñòîíà. Òåì íå ìåíåå èìåííî ôëîãèñòîííàÿ òåîðèÿ, ëîæíàÿ ïî ñóòè, îêàçàëàñü äâèãàòåëåì ìíîãèõ èññëåäîâàíèé, ïðèâåäøèõ â êîíå÷íîì èòîãå ê ïðàâèëüíûì âûâîäàì.
Ýòîò âûâîä áûë ñäåëàí Ä.È. Ìåíäåëååâûì, äîêàçàâøèì, ÷òî ñâîéñòâà õèìè÷åñêîãî ýëåìåíòà çàâèñÿò îò ìåñòà äàííîãî ýëåìåíòà â ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìå, îïðåäåëÿåìîãî çàðÿäîì ÿäðà àòîìà.  XX âåêå ôèçèêà ïîìîãëà óñòàíîâèòü ñëîæíóþ ñòðóêòóðó àòîìà ëþáîãî õèìè÷åñêîãî ýëåìåíòà. Àòîì ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé åäèíóþ êâàíòîâî-ìåõàíè÷åñêóþ ñèñòåìó, ñîñòîÿùóþ èç ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîãî ÿäðà è îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííîé ýëåêòðîííîé îáîëî÷êè. Âûÿñíåíû îñîáåííîñòè ñòðîåíèÿ ýëåêòðîííûõ îðáèòàëåé àòîìîâ âñåõ ýëåìåíòîâ è îñîáàÿ ðîëü âíåøíåãî ýëåêòðîííîãî óðîâíÿ àòîìà, îò êîëè÷åñòâà ýëåêòðîíîâ â êîòîðîì çàâèñèò ðåàêöèîííàÿ ñïîñîáíîñòü ýëåìåíòà. Íàèáîëåå àêòèâíûìè ñ õèìè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ ÿâëÿþòñÿ ýëåìåíòû, èìåþùèå ìèíèìàëüíóþ àòîìíóþ ìàññó è 6-7 ýëåêòðîíîâ íà âíåøíåì ýëåêòðîííîì óðîâíå (ôòîð, õëîð, êèñëîðîä): îíè ñòðåìÿòñÿ äîñòðîèòü ñâîþ ýëåêòðîííóþ îáîëî÷êó, ïðèñîåäèíèâ íåäîñòàþùåå ÷èñëî ýëåêòðîíîâ; à òàêæå ìåòàëëû, îáëàäàþùèå áîëüøîé àòîìíîé ìàññîé è èìåþùèå 1 - 2 ýëåêòðîíà íà âíåøíåì ýëåêòðîííîì óðîâíå (áàðèé, öåçèé), ñòðåìÿùèåñÿ èõ îòäàòü äëÿ åãî äîñòðîéêè. Íà ýòîì îñíîâàíî ïîíÿòèå âàëåíòíîñòè - ñïîñîáíîñòè àòîìà ê îáðàçîâàíèþ õèìè÷åñêîé ñâÿçè.
Ñåãîäíÿ íàóêå èçâåñòíî 110 õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, íî èõ óäåëüíîå ñîäåðæàíèå â ïðèðîäå êðàéíå íåðàâíîìåðíî. Òàê, 98,6% ìàññû ôèçè÷åñêè äîñòóïíîãî ñëîÿ Çåìëè ñîñòàâëÿþò âñåãî âîñåìü õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ: êèñëîðîä (47%), êðåìíèé (27,5%), àëþìèíèé (8,8%), æåëåçî (4,6%), êàëüöèé (3,6%), íàòðèé (2,6%), êàëèé (2,5%), ìàãíèé (2,1%). Îäíàêî èñïîëüçóþòñÿ ýòè ýëåìåíòû íåïðîïîðöèîíàëüíî. Íàïðèìåð, æåëåçà â Çåìëå ñîäåðæèòñÿ â äâà ðàçà ìåíüøå, ÷åì àëþìèíèÿ. Íî ñåãîäíÿ áîëåå 95% âñåõ ìåòàëëè÷åñêèõ èçäåëèé èçãîòîâëÿþòñÿ èç æåëåçíî-ðóäíîãî ñûðüÿ. Ïîýòîìó â ñîâðåìåííîé õèìèè êîíöåïöèÿ õèìè÷åñêîãî ýëåìåíòà âûñòóïàåò êàê ïðîáëåìà ðàöèîíàëüíîãî èñïîëüçîâàíèÿ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ.
Ïðåæäå âñåãî èññëåäîâàíèÿ â ýòîé îáëàñòè íàïðàâëåíû íà èçó÷åíèå è èñïîëüçîâàíèå ñèëèêàòîâ, êîòîðûå ñîñòàâëÿþò 97% ìàññû çåìíîé êîðû. Îòñþäà âïîëíå åñòåñòâåííî óáåæäåíèå ó÷åíûõ, ÷òî ñèëèêàòû äîëæíû ñòàòü îñíîâíûì ñûðüåì äëÿ ïðîèçâîäñòâà âñåõ ñòðîèòåëüíûõ ìàòåðèàëîâ è ïîëóôàáðèêàòîâ ïðè èçãîòîâëåíèè êåðàìèêè, ñïîñîáíîé êîíêóðèðîâàòü ñ ìåòàëëàìè.
Âíèìàíèå õèìèêîâ ê ýòèì äâóì âèäàì ìàòåðèàëîâ íå ñëó÷àéíî: èìåííî ìåòàëëû è êåðàìèêà ñîñòàâëÿþò íà 90% ñîâðåìåííóþ ìàòåðèàëüíî-òåõíè÷åñêóþ áàçó ïðîèçâîäñòâà.  ìèðå åæåãîäíî ïðîèçâîäèòñÿ îêîëî 600 ìëí. òîíí ìåòàëëà - áîëåå 150 êã íà êàæäîãî æèòåëÿ ïëàíåòû. Ïðèìåðíî ñòîëüêî æå ïðîèçâîäèòñÿ è êåðàìèêè âìåñòå ñ êèðïè÷îì. Îäíàêî èçãîòîâëåíèå ìåòàëëà îáõîäèòñÿ â ñîòíè è òûñÿ÷è ðàç äîðîæå, ÷åì êåðàìèêè. Ðàçíèöà â èõ ñòîèìîñòè äî íåäàâíåãî âðåìåíè íèêîãî îñîáåííî íå âîëíîâàëà, òàê êàê êàæäûé ìàòåðèàë èìåë ñâîå ñòðîãî îïðåäåëåííîå íàçíà÷åíèå. Íî ñåãîäíÿ áëàãîäàðÿ õèìèè âñå áîëüøå îòêðûâàåòñÿ âîçìîæíîñòåé äëÿ çàìåíû ìåòàëëà êåðàìèêîé. Çäåñü ñóùåñòâåííûìè ÿâëÿþòñÿ äâà îáñòîÿòåëüñòâà:
ïðîèçâîäñòâî êåðàìèêè íàìíîãî ëåã÷å â òåõíè÷åñêîì îòíîøåíèè è âûãîäíåå ýêîíîìè÷åñêè, à, ãëàâíîå, êåðàìèêà ïî ñâîèì ïîêàçàòåëÿì îêàçûâàåòñÿ áîëåå ïîäõîäÿùèì êîíñòðóêöèîííûì ìàòåðèàëîì ïî ñðàâíåíèþ ñ ìåòàëëîì.
Î÷åâèäíîå ïðåèìóùåñòâî êåðàìèêè ñîñòîèò â òîì, ÷òî åå ïëîòíîñòü íà 40% íèæå, ÷åì ïëîòíîñòü ìåòàëëîâ, ÷òî ïîçâîëÿåò, ñîîòâåòñòâåííî, ñíèçèòü ìàññó èçãîòîâëÿåìûõ èç êåðàìèêè äåòàëåé. À ïðè èñïîëüçîâàíèè â ïðîèçâîäñòâå êåðàìèêè íîâûõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ - öèðêîíèÿ, òèòàíà, áîðà, ãåðìàíèÿ, õðîìà, ìîëèáäåíà, âîëüôðàìà è äð. - ìîæíî ïîëó÷àòü êåðàìè÷åñêèå èçäåëèÿ ñ çàðàíåå çàäàííûìè ñâîéñòâàìè. Òàê, â ïîñëåäíåå âðåìÿ áûëà ñèíòåçèðîâàíà îãíåóïîðíàÿ, òåðìîñòîéêàÿ, âûñîêîòâåðäàÿ êåðàìèêà ñ íàáîðîì çàäàííûõ ýëåêòðîôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ.
Âïåðâûå â ìèðå â 60-õ ãîäàõ â íàøåé ñòðàíå áûë ïîëó÷åí ñâåðõòâåðäûé ìàòåðèàë - ãåêñàíèò-Ð, ïðåäñòàâëÿþùèé ñîáîé îäíó èç ðàçíîâèäíîñòåé íèòðèäà áîðà ñ òåìïåðàòóðîé ïëàâëåíèÿ 3200 ãðàäóñîâ ïî Öåëüñèþ è òâåðäîñòüþ, áëèçêîé ê òâåðäîñòè àëìàçà. Ó íåãî îòñóòñòâóåò õðóïêîñòü, ïðèñóùàÿ êåðàìèêå. Òàêàÿ êåðàìèêà ïðîèçâîäèòñÿ ìåòîäîì ïðåññîâàíèÿ ïîðîøêîâ ñ ïîëó÷åíèåì íåîáõîäèìûõ ôîðì è ðàçìåðîâ, ÷òî äåëàåò íåíóæíîé ìåõàíè÷åñêóþ îáðàáîòêó èçäåëèé.           ,
Åùå îäíî ïðåèìóùåñòâî êåðàìèêè ïåðåä ìåòàëëàìè - ñâåðõïðîâîäèìîñòü ïðè òåìïåðàòóðå êèïåíèÿ àçîòà (- 195,8° Ñ). Ïðàêòè÷åñêàÿ ðåàëèçàöèÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíîé ñâåðõïðîâîäèìîñòè îòêðûâàåò îãðîìíûå ïåðñïåêòèâû äëÿ ñîçäàíèÿ ñâåðõìîùíûõ äâèãàòåëåé è ãåíåðàòîðîâ, òðàíñïîðòíûõ ñèñòåì íà ìàãíèòíîé ïîäóøêå, ðàçðàáîòêè ñâåðõìîùíûõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ óñêîðèòåëåé è ò.ï.
Îäíàêî ïîäëèííûé ïåðåâîðîò â òåîðèè õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ ïðîèçâåëà õèìèÿ ôòîðîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé. Îíà îòêðûëà ñîâåðøåííî íîâûé ìèð îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ. Äåëî â òîì, ÷òî ôòîðóãëåðîäû îáëàäàþò èñêëþ÷èòåëüíîé óñòîé÷èâîñòüþ äàæå â î÷åíü àãðåññèâíûõ ñðåäàõ êèñëîò è ùåëî÷åé, îñîáîé ïîâåðõíîñòíîé àêòèâíîñòüþ, ñïîñîáíîñòüþ ïîãëîùàòü êèñëîðîä è ïåðåêèñè. Ïîýòîìó èçäåëèÿ èç ôòîðóãëåðîäà ïðèíèìàþòñÿ â êà÷åñòâå ìàòåðèàëà äëÿ èçãîòîâëåíèÿ âíóòðåííèõ îðãàíîâ ÷åëîâåêà (íàïðèìåð, ñåðäå÷íûõ êëàïàíîâ, êðîâåíîñíûõ ñîñóäîâ è ò.ä.).
Ñèíòåç óíèêàëüíûõ ìàòåðèàëîâ çàñòàâëÿåò ïî-íîâîìó èññëåäîâàòü âñå õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû è íàêàïëèâàòü äàííûå äëÿ íîâûõ êîíöåïöèé õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ.

ÊÎÍÖÅÏÖÈÈ ÑÒÐÓÊÒÓÐÛ ÕÈÌÈ×ÅÑÊÈÕ ÑÎÅÄÈÍÅÍÈÉ

Õàðàêòåð ëþáîé ñèñòåìû, êàê èçâåñòíî, çàâèñèò íå òîëüêî îò ñîñòàâà è ñòðîåíèÿ ýëåìåíòîâ, íî è îò èõ âçàèìîäåéñòâèÿ. Èìåííî òàêîå âçàèìîäåéñòâèå îïðåäåëÿåò ñïåöèôè÷åñêèå, öåëîñòíûå ñâîéñòâà ñàìîé ñèñòåìû. Ïîýòîìó ïðè èññëåäîâàíèè ñàìèõ âåùåñòâ è èõ ðåàêöèîííîé ñïîñîáíîñòè õèìèêàì ïðèõîäèëîñü çàíèìàòüñÿ è èçó÷åíèåì èõ ñòðóêòóð. Ïðè ýòîì ñîîòâåòñòâåííî óðîâíþ äîñòèãíóòûõ çíàíèé ìåíÿëèñü è ïðåäñòàâëåíèÿ î õèìè÷åñêîé ñòðóêòóðå âåùåñòâà. È õîòÿ â ýòîì íàïðàâëåíèè õèìèè ñóùåñòâîâàëè ðàçíûå êîíöåïöèè è ó÷åíûå ïî-ðàçíîìó èñòîëêîâûâàëè õàðàêòåð âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ýëåìåíòàìè õèìè÷åñêèõ ñèñòåì, òåì íå ìåíåå âñå îíè ïîä÷åðêèâàëè, ÷òî öåëîñòíûå ñâîéñòâà ýòèõ ñèñòåì îïðåäåëÿþòñÿ èìåííî ñïåöèôè÷åñêèìè îñîáåííîñòÿìè âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ýëåìåíòàìè.
Ñàì òåðìèí «ñòðóêòóðíàÿ õèìèÿ» - ïîíÿòèå óñëîâíîå.  íåì ïðåæäå âñåãî ïîäðàçóìåâàåòñÿ òàêîé óðîâåíü õèìè÷åñêèõ çíàíèé, ïðè êîòîðîì, êîìáèíèðóÿ àòîìû ðàçëè÷íûõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, ìîæíî ñîçäàòü ñòðóêòóðíûå ôîðìóëû ëþáîãî õèìè÷åñêîãî ñîåäèíåíèÿ. Âîçíèêíîâåíèå ñòðóêòóðíîé õèìèè îçíà÷àëî, ÷òî ïîÿâèëàñü âîçìîæíîñòü äëÿ öåëåíàïðàâëåííîãî êà÷åñòâåííîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ âåùåñòâ, äëÿ ñîçäàíèÿ ñõåìû ñèíòåçà ëþáîãî õèìè÷åñêîãî ñîåäèíåíèÿ, â òîì ÷èñëå è ðàíåå íåèçâåñòíîãî.
Âî ìíîãîì ðàçâèòèå ýòîãî íàïðàâëåíèÿ â õèìèè ñâÿçàíî ñ òåîðèåé õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ðóññêîãî õèìèêà Àëåêñàíäðà Ìèõàéëîâè÷à Áóòëåðîâà. Åãî òåîðèÿ ïîçâîëÿëà ñòðîèòü ñòðóêòóðíûå ôîðìóëû ëþáîãî õèìè÷åñêîãî ñîåäèíåíèÿ, òàê êàê ïîêàçûâàëà âçàèìíîå âëèÿíèå àòîìîâ â ñòðóêòóðå ìîëåêóëû, è òàêèì îáðàçîì îáúÿñíÿëà õèìè÷åñêóþ àêòèâíîñòü îäíèõ âåùåñòâ è ïàññèâíîñòü äðóãèõ. Òåîðèÿ õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé Áóòëåðîâà ñìîãëà ñòàòü äëÿ õèìèêîâ ïðàêòè÷åñêèì ðóêîâîäñòâîì ïî ñèíòåçó îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ. Ïîÿâëåíèå ýòîé òåîðèè ïîçâîëèëî ïðåâðàòèòü õèìèþ èç íàóêè àíàëèòè÷åñêîé, çàíèìàþùåéñÿ èçó÷åíèåì ñîñòàâà ãîòîâûõ âåùåñòâ, â íàóêó ïðåèìóùåñòâåííî ñèíòåòè÷åñêóþ, ñïîñîáíóþ ñîçäàâàòü íîâûå âåùåñòâà è íîâûå ìàòåðèàëû. .
Ýòà òåîðèÿ íàãëÿäíî äåìîíñòðèðóåò âàëåíòíîñòü õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ êàê ÷èñëî åäèíèö ñðîäñòâà, ïðèñóùèõ
àòîìó -Ñ-; N ; -Î-; Í-. Êîìáèíèðóÿ àòîìû ðàçëè÷íûõ õèìè÷åñêèõ
ýëåìåíòîâ ñ èõ åäèíèöàìè ñðîäñòâà, ìîæíî ñîçäàòü ñòðóêòóðíûå ôîðìóëû ëþáîãî õèìè÷åñêîãî ñîåäèíåíèÿ. À ýòî îçíà÷àåò, ÷òî õèìèê â ïðèíöèïå ìîæåò ñîçäàâàòü ïëàí ñèíòåçà ëþáîãî õèìè÷åñêîãî ñîåäèíåíèÿ - êàê óæå èçâåñòíîãî, òàê è åùå íåèçâåñòíîãî, ïðîãíîçèðîâàòü ïîëó÷åíèå íåèçâåñòíîãî ñîåäèíåíèÿ è ïðîâåðèòü ñâîé ïðîãíîç ñèíòåçîì.
 ðåçóëüòàòå ó õèìèêîâ ïîÿâèëñÿ íå òîëüêî ýíòóçèàçì, íî è óâåðåííîñòü â ïîëîæèòåëüíîì èñõîäå ýêñïåðèìåíòà â îáëàñòè îðãàíè÷åñêîãî ñèíòåçà. Ñàì òåðìèí «îðãàíè÷åñêèé ñèíòåç» âîçíèê â 60 - 80-å ãîäû ïðîøëîãî âåêà. Îí ñòàë îáîçíà÷àòü öåëóþ îáëàñòü íàóêè, íàçâàííóþ òàê â ïðîòèâîïîëîæíîñòü îáùåìó óâëå÷åíèþ àíàëèçîì ïðèðîäíûõ âåùåñòâ. Ýòîò ïåðèîä â õèìèè áûë íàçâàí òðèóìôàëüíûì øåñòâèåì îðãàíè÷åñêîãî ñèíòåçà. Õèìèêè ãîðäî çàÿâëÿëè î ñâîèõ íè÷åì íå ñäåðæèâàåìûõ âîçìîæíîñòÿõ, îáåùàÿ ñèíòåçèðîâàòü èç óãëÿ, âîäû è âîçäóõà âñå ñàìûå ñëîæíûå òåëà âïëîòü äî áåëêîâ, ãîðìîíîâ è àëêàëîèäîâ. È äåéñòâèòåëüíîñòü, êàçàëîñü, ïîäòâåðäèëà ýòè çàÿâëåíèÿ: çà âòîðóþ ïîëîâèíó XIX âåêà ÷èñëî èçó÷åííûõ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé çà ñ÷åò âíîâü ñèíòåçèðîâàííûõ âîçðîñëî ñ ïîëóìèëëèîíà ïðèìåðíî äî äâóõ ìèëëèîíîâ.
Íî äåëî â òîì, ÷òî ñòðóêòóðíàÿ õèìèÿ îãðàíè÷åíà ðàìêàìè ñâåäåíèé òîëüêî î ìîëåêóëàõ âåùåñòâà, íàõîäÿùåãîñÿ â äîðåàêöèîííîì ñîñòîÿíèè. Ýòèõ ñâåäåíèé íåäîñòàòî÷íî äëÿ òîãî, ÷òîáû óïðàâëÿòü ïðîöåññàìè ïðåâðàùåíèÿ ýòîãî âåùåñòâà. Òàê, ñîãëàñíî ñòðóêòóðíûì òåîðèÿì, äîëæíû áûòü âïîëíå îñóùåñòâèìû ìíîãèå ðåàêöèè, êîòîðûå ïðàêòè÷åñêè íå èäóò. Áîëüøîå êîëè÷åñòâî ðåàêöèé îðãàíè÷åñêîãî ñèíòåçà, îñíîâàííûõ ëèøü íà ïðèíöèïàõ ñòðóêòóðíîé õèìèè, èìåþò ñòîëü íèçêèå âûõîäû ïðîäóêöèè è òàêèå áîëüøèå îòõîäû â âèäå ïîáî÷íûõ ïðîäóêòîâ, ÷òî íå ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû â ïðîìûøëåííîñòè. Ê òîìó æå òàêîé ñèíòåç òðåáîâàë â êà÷åñòâå èñõîäíîãî ñûðüÿ äåôèöèòíûõ àêòèâíûõ ðåàãåíòîâ è ñåëüñêîõîçÿéñòâåííîé ïðîäóêöèè, â òîì ÷èñëå è ïèùåâîé, ÷òî êðàéíå íåâûãîäíî â ýêîíîìè÷åñêîì îòíîøåíèè.
Òåì íå ìåíåå, ñîâðåìåííàÿ ñòðóêòóðíàÿ õèìèÿ äîñòèãëà áîëüøèõ ðåçóëüòàòîâ: áîëüøàÿ ÷àñòü ëåêàðñòâåííûõ ïðåïàðàòîâ - ýòî ïðîäóêòû îðãàíè÷åñêîãî ñèíòåçà. Ñàìûì ïîñëåäíèì åå äîñòèæåíèåì ÿâëÿåòñÿ îòêðûòèå ñîâåðøåííî íîâîãî êëàññà ìåòàëëîîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, êîòîðûå çà ñâîþ äâóõñëîéíóþ ñòðóêòóðó ïîëó÷èëè íàçâàíèå «ñýíäâè÷åâûõ ñîåäèíåíèé». Ìîëåêóëà ýòîãî âåùåñòâà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé äâå ïëàñòèíû èç ñîåäèíåíèé âîäîðîäà è óãëåðîäà, ìåæäó êîòîðûìè íàõîäèòñÿ àòîì êàêîãî-ëèáî ìåòàëëà.
Èññëåäîâàíèÿ â îáëàñòè ñîâðåìåííîé ñòðóêòóðíîé õèìèè èäóò ïî äâóì ïåðñïåêòèâíûì íàïðàâëåíèÿì:
- ñèíòåç êðèñòàëëîâ ñ ìàêñèìàëüíûì ïðèáëèæåíèåì ê èäåàëüíîé ðåøåòêå äëÿ ïîëó÷åíèÿ ìàòåðèàëîâ ñ âûñîêèìè òåõíè÷åñêèìè ïîêàçàòåëÿìè: ìàêñèìàëüíîé ïðî÷íîñòüþ, òåðìè÷åñêîé ñòîéêîñòüþ, äîëãîâå÷íîñòüþ â ýêñïëóàòàöèè è äð.;
- ñîçäàíèå êðèñòàëëîâ ñ çàðàíåå çàïðîãðàììèðîâàííûìè äåôåêòàìè äëÿ ïðîèçâîäñòâà ìàòåðèàëîâ ñ çàäàííûìè ýëåêòðè÷åñêèìè, ìàãíèòíûìè è äðóãèìè ñâîéñòâàìè.
Ðåøåíèå êàæäîé ïðîáëåìû èìååò ñâîè ñëîæíîñòè. Òàê, â ïåðâîì ñëó÷àå íåîáõîäèìî ñîáëþäåíèå òàêèõ óñëîâèé âûðàùèâàíèÿ êðèñòàëëîâ, êîòîðûå èñêëþ÷àëè áû âîçäåéñòâèå íà ïðîöåññ âíåøíèõ ôàêòîðîâ, â òîì ÷èñëå è ïîëÿ ãðàâèòàöèè (çåìíîãî ïðèòÿæåíèÿ). Ïîýòîìó òàêèå êðèñòàëëû âûðàùèâàþò íà îðáèòàëüíûõ ñòàíöèÿõ â êîñìîñå. Ðåøåíèå âòîðîé ïðîáëåìû çàòðóäíåíî òåì, ÷òî íàðÿäó ñ çàïðîãðàììèðîâàííûìè äåôåêòàìè ïðàêòè÷åñêè âñåãäà îáðàçóþòñÿ è íåæåëàòåëüíûå.

Ó×ÅÍÈÅ Î ÕÈÌÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÐÎÖÅÑÑÀÕ

Ñïîñîáíîñòü ê âçàèìîäåéñòâèþ ðàçëè÷íûõ õèìè÷åñêèõ ðåàãåíòîâ îïðåäåëÿåòñÿ êðîìå âñåãî ïðî÷åãî è óñëîâèåì ïðîòåêàíèÿ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé. Ýòè óñëîâèÿ ìîãóò îêàçûâàòü âîçäåéñòâèå íà õàðàêòåð è ðåçóëüòàò õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé. Íàèáîëåå çàâèñèìûìè îò óñëîâèé ïðîòåêàíèÿ ðåàêöèè îêàçûâàþòñÿ ñîåäèíåíèÿ ïåðåìåííîãî ñîñòàâà ñ îñëàáëåííûìè ñâÿçÿìè ìåæäó èõ êîìïîíåíòàìè. Èìåííî íà íèõ íàïðàâëåíî â ïåðâóþ î÷åðåäü äåéñòâèå ðàçíûõ êàòàëèçàòîðîâ, êîòîðûå çíà÷èòåëüíî óñêîðÿþò õîä õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé.
Îäíèì èç îñíîâîïîëîæíèêîâ ýòîãî íàïðàâëåíèÿ â õèìèè ñòàë ðóññêèé õèìèê Í.Í. Ñåìåíîâ - ëàóðåàò Íîáåëåâñêîé ïðåìèè, îñíîâàòåëü õèìè÷åñêîé ôèçèêè.  ñâîåé Íîáåëåâñêîé ëåêöèè 1965 ã. îí çàÿâèë, ÷òî õèìè÷åñêèé ïðîöåññ - òî îñíîâíîå ÿâëåíèå, êîòîðîå îòëè÷àåò õèìèþ îò ôèçèêè, äåëàåò åå áîëåå ñëîæíîé íàóêîé. Õèìè÷åñêèé ïðîöåññ ñòàíîâèòñÿ ïåðâîé ñòóïåíüþ ïðè âîñõîæäåíèè îò òàêèõ îòíîñèòåëüíî ïðîñòûõ ôèçè÷åñêèõ îáúåêòîâ, êàê ýëåêòðîí, ïðîòîí, àòîì, ìîëåêóëà, ê æèâîé ñèñòåìå, ïîòîìó ÷òî ëþáàÿ êëåòêà æèâîãî îðãàíèçìà, ïî ñóùåñòâó, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñâîåîáðàçíûé ñëîæíûé ðåàêòîð. Ýòî - ìîñò îò îáúåêòîâ ôèçèêè ê îáúåêòàì áèîëîãèè.
Ïîäàâëÿþùåå áîëüøèíñòâî õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé íàõîäèòñÿ âî âëàñòè ñòèõèè. Îíè òðóäíîêîíòðîëèðóåìû: â îäíèõ ñëó÷àÿõ èõ ïðîñòî íå óäàåòñÿ îñóùåñòâèòü, õîòÿ îíè â ïðèíöèïå îñóùåñòâèìû, â äðóãèõ - òðóäíî îñòàíîâèòü, íàïðèìåð, ãîðåíèÿ è âçðûâû, â òðåòüèõ ñëó÷àÿõ èõ òðóäíî ââåñòè â îäíî æåëàåìîå ðóñëî, òàê êàê îíè ñàìîïðîèçâîëüíî ñîçäàþò äåñÿòêè íåïðåäâèäåííûõ îòâåòâëåíèé ñ îáðàçîâàíèåì ñîòåí ïîáî÷íûõ ïðîäóêòîâ.  ñàìîì îáùåì âèäå ìåòîäû óïðàâëåíèÿ õèìè÷åñêèìè ïðîöåññàìè ìîæíî ïîäðàçäåëèòü íà òåðìîäèíàìè÷åñêèå è êèíåòè÷åñêèå, à ñðåäè ïîñëåäíèõ âåäóùóþ ðîëü èãðàþò êàòàëèòè÷åñêèå ìåòîäû.
Âûäåëåíèå õèìè÷åñêîé òåðìîäèíàìèêè â ñàìîñòîÿòåëüíîå íàïðàâëåíèå ó÷åíèÿ î õèìè÷åñêèõ ïðîöåññàõ îáû÷íî ñâÿçûâàþò ñ ïîÿâëåíèåì â 1884 ã. êíèãè «Î÷åðêè ïî õèìè÷åñêîé äèíàìèêå» ãîëëàíäñêîãî õèìèêà ß. Âàíò-Ãîôôà.  íåé îáîñíîâàíû çàêîíû, óñòàíàâëèâàþùèå çàâèñèìîñòü íàïðàâëåíèÿ õèìè÷åñêîé ðåàêöèè îò èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû è òåïëîâîãî ýôôåêòà ðåàêöèè. Òîãäà æå Ëå-Øàòåëüå ñôîðìóëèðîâàë ñâîé «ïðèíöèï ïîäâèæíîãî ðàâíîâåñèÿ», âîîðóæèâ õèìèêîâ ìåòîäàìè ñìåùåíèÿ ðàâíîâåñèÿ â ñòîðîíó îáðàçîâàíèÿ öåëåâûõ ïðîäóêòîâ. Îñíîâíûìè ðû÷àãàìè óïðàâëåíèÿ ðåàêöèåé âûñòóïàþò: òåìïåðàòóðà, äàâëåíèå (åñëè ðåàêöèÿ ïðîèñõîäèò â ãàçîâîé ôàçå) è êîíöåíòðàöèÿ ðåàãèðóþùèõ âåùåñòâ (åñëè ðåàêöèÿ èäåò â æèäêîé ôàçå).
Êàæäàÿ õèìè÷åñêàÿ ðåàêöèÿ â ïðèíöèïå îáðàòèìà, íî íà ïðàêòèêå ðàâíîâåñèå ñìåùàåòñÿ â òó èëè èíóþ ñòîðîíó, ÷òî çàâèñèò êàê îò ïðèðîäû ðåàãåíòîâ, òàê è îò óñëîâèé ïðîöåññà. Åñòü ðåàêöèè, êîòîðûå íå òðåáóþò îñîáûõ ñðåäñòâ óïðàâëåíèÿ:
êèñëîòíî-îñíîâíîå âçàèìîäåéñòâèå (íåéòðàëèçàöèÿ), ðåàêöèè, ñîïðîâîæäàþùèåñÿ óäàëåíèåì ãîòîâûõ ïðîäóêòîâ èëè â âèäå ãàçîâ, èëè â ôîðìå îñàäêîâ. Íî ñóùåñòâóåò íåìàëî ðåàêöèé, ðàâíîâåñèå êîòîðûõ ñìåùåíî âëåâî, ê èñõîäíûì âåùåñòâàì. È ÷òîáû èõ îñóùåñòâèòü, òðåáóþòñÿ îñîáûå òåðìîäèíàìè÷åñêèå ðû÷àãè - óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû, äàâëåíèÿ è êîíöåíòðàöèè ðåàãèðóåìûõ âåùåñòâ.
Òåðìîäèíàìè÷åñêîå âîçäåéñòâèå âëèÿåò ïðåèìóùåñòâåííî íà íàïðàâëåííîñòü õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, à íå íà èõ ñêîðîñòü. Óïðàâëåíèåì ñêîðîñòüþ õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ çàíèìàåòñÿ õèìè÷åñêàÿ êèíåòèêà, â êîòîðîé èçó÷àåòñÿ çàâèñèìîñòü ïðîòåêàíèÿ õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ îò ðàçëè÷íûõ ñòðóêòóðíî-êèíåòè÷åñêèõ ôàêòîðîâ: ñòðîåíèÿ èñõîäíûõ ðåàãåíòîâ, èõ êîíöåíòðàöèè, íàëè÷èÿ â ðåàêòîðå êàòàëèçàòîðîâ è äðóãèõ äîáàâîê, ñïîñîáîâ ñìåøåíèÿ ðåàãåíòîâ, ìàòåðèàëà è êîíñòðóêöèè ðåàêòîðà è ò.ï.
Çàäà÷à èññëåäîâàíèÿ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ÿâëÿåòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî ñëîæíîé. Âåäü ïðè åå ðåøåíèè íåîáõîäèìî âûÿñíèòü ìåõàíèçì âçàèìîäåéñòâèÿ íå ïðîñòî äâóõ ðåàãåíòîâ, à åùå è «òðåòüèõ òåë», êîòîðûõ ìîæåò áûòü íåñêîëüêî.  ýòîì ñëó÷àå íàèáîëåå öåëåñîîáðàçíî ïîýòàïíîå ðåøåíèå, ïðè êîòîðîì âíà÷àëå âûäåëÿåòñÿ íàèáîëåå ñèëüíîå äåéñòâèå êàêîãî-íèáóäü îäíîãî èç «òðåòüèõ òåë», ÷àùå âñåãî êàòàëèçàòîðà.
Çäåñü ñëåäóåò ïîíÿòü, ÷òî ïðàêòè÷åñêè âñå õèìè÷åñêèå ðåàêöèè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé îòíþäü íå ïðîñòîå âçàèìîäåéñòâèå èñõîäíûõ ðåàãåíòîâ, à ñëîæíûå öåïè ïîñëåäîâàòåëüíûõ ñòàäèé, ãäå ðåàãåíòû âçàèìîäåéñòâóþò íå òîëüêî äðóã ñ äðóãîì, íî è ñî ñòåíêàìè ðåàêòîðà, êîòîðûå ìîãóò êàê êàòàëèçèðîâàòü (óñêîðÿòü), òàê è èíãèáèðîâàòü (çàìåäëÿòü) ïðîöåññ.
Îïûòû ïîêàçûâàþò, ÷òî íà èíòåíñèâíîñòü õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ îêàçûâàþò âëèÿíèå òàêæå ñëó÷àéíûå ïðèìåñè. Âåùåñòâà ðàçëè÷íîé ñòåïåíè ÷èñòîòû ïðîÿâëÿþò ñåáÿ â îäíèõ ñëó÷àÿõ êàê áîëåå àêòèâíûå ðåàãåíòû, â äðóãèõ - êàê èíåðòíûå. Ïðèìåñè ìîãóò îêàçûâàòü êàê êàòàëèòè÷åñêîå, òàê è èíãèáèòîðíîå äåéñòâèå. Ïîýòîìó äëÿ óïðàâëåíèÿ õèìè÷åñêèì ïðîöåññîì â ðåàãèðóþùèå âåùåñòâà âíîñÿò òå èëè èíûå äîáàâêè.
Òàêèì îáðàçîì, âëèÿíèå «òðåòüèõ òåë» íà õîä õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ìîæåò áûòü ñâåäåíî ê êàòàëèçó, òî åñòü ïîëîæèòåëüíîìó âîçäåéñòâèþ íà õèìè÷åñêèé ïðîöåññ, è ê èíãèáèðîâàíèþ, ñäåðæèâàþùåìó ïðîöåññ.
Êàòàëèç â õèìèè äåëàåò íàñòîÿùèå ÷óäåñà. Íàïðèìåð, ðåàêöèÿ ñèíòåçà àììèàêà. Äî 1913 ã. îíà âîîáùå íå ìîãëà áûòü îñóùåñòâëåíà. Òîëüêî ïîñëå òîãî, êàê áûë íàéäåí êàòàëèçàòîð, ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå è äàâëåíèè ýòó ðåàêöèþ óäàëîñü îñóùåñòâèòü. Íî îíà áûëà î÷åíü òðóäíîé â òåõíîëîãè÷åñêîì èñïîëíåíèè è îïàñíîé. À ñåé÷àñ îòêðûòû óñëîâèÿ, ïîçâîëÿþùèå ïðîâîäèòü åå ïðè íîðìàëüíîì äàâëåíèè è êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ñ èñïîëüçîâàíèåì ìåòàëëîîðãàíè÷åñêèõ êàòàëèçàòîðîâ.
Ïðèìåíåíèå êàòàëèçàòîðîâ ïîñëóæèëî îñíîâàíèåì êîðåííîé ëîìêè âñåé õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè. Áëàãîäàðÿ èì ñòàëî âîçìîæíûì ââåñòè â äåéñòâèå â êà÷åñòâå ñûðüÿ äëÿ îðãàíè÷åñêîãî ñèíòåçà ïàðàôèíû è öèêëîïàðàôèíû, äî ñèõ ïîð ñ÷èòàâøèåñÿ «õèìè÷åñêèìè ìåðòâåöàìè». Êàòàëèç íàõîäèòñÿ â îñíîâàíèè ïðîèçâîäñòâà ìàðãàðèíà, ìíîãèõ ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ, à òàêæå ñðåäñòâ çàùèòû ðàñòåíèé. Ïî÷òè âñÿ ïðîìûøëåííîñòü îñíîâíîé õèìèè (ïðîèçâîäñòâî íåîðãàíè÷åñêèõ êèñëîò, îñíîâàíèé è ñîëåé) è «òÿæåëîãî îðãàíè÷åñêîãî ñèíòåçà», âêëþ÷àÿ ïîëó÷åíèå ãîðþ÷å-ñìàçî÷íûõ ìàòåðèàëîâ, áàçèðóåòñÿ íà êàòàëèçå. Ïîñëåäíåå âðåìÿ òîíêèé îðãàíè÷åñêèé ñèíòåç òàêæå ñòàíîâèòñÿ âñå áîëåå êàòàëèòè÷åñêèì. 60 - 80 ïðîöåíòîâ âñåé õèìèè îñíîâàíû íà êàòàëèòè÷åñêèõ ïðîöåññàõ. Õèìèêè íå áåç îñíîâàíèÿ ãîâîðÿò, ÷òî íåêàòàëèòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ âîîáùå íå ñóùåñòâóåò, ïîñêîëüêó âñå îíè ïðîòåêàþò â ðåàêòîðàõ, ìàòåðèàë ñòåíîê êîòîðûõ ñëóæèò ñâîåîáðàçíûì êàòàëèçàòîðîì. Íî ñàì êàòàëèç äîëãîå âðåìÿ îñòàâàëñÿ çàãàäêîé ïðèðîäû, âûçûâàÿ ê æèçíè ñàìûå ðàçíîîáðàçíûå òåîðèè, êàê ÷èñòî õèìè÷åñêèå, òàê è ôèçè÷åñêèå.
Ýòè òåîðèè, äàæå áóäó÷è îøèáî÷íûìè, îêàçûâàëèñü ïîëåçíûìè õîòÿ áû ïîòîìó, ÷òî íàòàëêèâàëè èññëåäîâàòåëåé íà íîâûå ýêñïåðèìåíòû. Âåäü äåëî áûëî â òîì, ÷òî äëÿ áîëüøèíñòâà ïðîìûøëåííî âàæíûõ õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ êàòàëèçàòîðû ïîäáèðàëèñü ïóòåì áåñ÷èñëåííûõ ïðîá è îøèáîê. Òàê, íàïðèìåð, äëÿ âûøåíàçâàííîé ðåàêöèè ñèíòåçà àììèàêà â 1913 - 1914 ãîäàõ íåìåöêèå õèìèêè èñïðîáîâàëè â êà÷åñòâå êàòàëèçàòîðà áîëåå 20 òûñÿ÷ õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, ñëåäóÿ ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìå ýëåìåíòîâ è ñî÷åòàÿ èõ ñàìûìè ðàçíûìè ñïîñîáàìè.
Ñåãîäíÿ ìîæíî ñäåëàòü íåêîòîðûå âûâîäû î ñóùíîñòè êàòàëèçà:
ÊÑÅ
Åñëè æå ðåàêöèþ ïðîâîäÿò â îòñóòñòâèå êàòàëèçàòîðà, òî àêòèâàöèÿ ìîëåêóë ðåàãèðóþùèõ âåùåñòâ äîëæíà ïðîèñõîäèòü çà ñ÷åò ïîäà÷è â ðåàêòîð ýíåðãèè èçâíå.
2.  îáùåì ñëó÷àå ëþáóþ êàòàëèòè÷åñêóþ ðåàêöèþ ìîæíî ïðåäñòàâèòü ïðîõîäÿùåé ÷åðåç ïðîìåæóòî÷íûé êîìïëåêñ, â êîòîðîì ïðîèñõîäèò ïåðåðàñïðåäåëåíèå îñëàáëåííûõ õèìè÷åñêèõ ñâÿçåé
ÊÑÅ
3.  ïîäàâëÿþùåì áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ â êà÷åñòâå êàòàëèçàòîðîâ âûñòóïàþò ñîåäèíåíèÿ áåðòîëëèäíîãî òèïà -ñîåäèíåíèÿ ïåðåìåííîãî ñîñòàâà, îòëè÷àþùèåñÿ íàëè÷èåì â íèõ îñëàáëåííûõ õèìè÷åñêèõ ñâÿçåé èëè äàæå ñâîáîäíûõ âàëåíòíîñòåé, ÷òî ïðèäàåò èì âûñîêóþ õèìè÷åñêóþ àêòèâíîñòü. Èõ ìîëåêóëû ñîäåðæàò øèðîêèé íàáîð ýíåðãåòè÷åñêè íåîäíîðîäíûõ ñâÿçåé èëè äàæå ñâîáîäíûå àòîìû íà ïîâåðõíîñòè.
4. Ñëåäñòâèåì âçàèìîäåéñòâèÿ ðåàãåíòîâ ñ êàòàëèçàòîðîì ÿâëÿåòñÿ õîä ðåàêöèè â çàäàííîì íàïðàâëåíèè; óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè ðåàêöèè, òàê êàê íà ïîâåðõíîñòè êàòàëèçàòîðà óâåëè÷èâàåòñÿ ÷èñëî âñòðå÷ ðåàãèðóþùèõ ìîëåêóë; çàõâàò êàòàëèçàòîðîì íåêîòîðîé ÷àñòè ýíåðãèè ýêçîòåðìè÷åñêîé ðåàêöèè äëÿ ýíåðãåòè÷åñêîé ïîäïèòêè âñå íîâûõ àêòîâ ðåàêöèè è åå îáùåãî óñêîðåíèÿ.
Íà ñîâðåìåííîì ýòàïå ñâîåãî ðàçâèòèÿ ó÷åíèå î õèìè÷åñêèõ ïðîöåññàõ çàíèìàåòñÿ ðàçðàáîòêîé òàêèõ ïðîáëåì, êàê õèìèÿ ïëàçìû, ðàäèàöèîííàÿ õèìèÿ, õèìèÿ âûñîêèõ äàâëåíèé è òåìïåðàòóð.
Õèìèÿ ïëàçìû èçó÷àåò õèìè÷åñêèå ïðîöåññû â íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëàçìå (ïëàçìà - ýòî èîíèçèðîâàííûé ãàç). Îíà èññëåäóåò ïðîòåêàíèå õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ïðè òåìïåðàòóðàõ îò 1000 äî 10000° Ñ. Òàêèå ïðîöåññû õàðàêòåðèçóþòñÿ âîçáóæäåííûì ñîñòîÿíèåì ÷àñòèö, ñòîëêíîâåíèÿìè ìîëåêóë ñ çàðÿæåííûìè ÷àñòèöàìè è î÷åíü âûñîêèìè ñêîðîñòÿìè ðåàêöèé.
 ïëàçìîõèìè÷åñêèõ ïðîöåññàõ ñêîðîñòü ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ õèìè÷åñêèõ ñâÿçåé î÷åíü âûñîêà: äëèòåëüíîñòü ýëåìåíòàðíûõ àêòîâ õèìè÷åñêèõ ïðåâðàùåíèé ñîñòàâëÿåò 10-13ñåê ïðè ïî÷òè ïîëíîì îòñóòñòâèè îáðàòèìîñòè ðåàêöèè. Ñêîðîñòü ýòèõ õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â îáû÷íûõ ðåàêòîðàõ èç-çà îáðàòèìîñòè ñíèæàåòñÿ â òûñÿ÷è ðàç. Ïîýòîìó ïëàçìîõèìè÷åñêèå ïðîöåññû î÷åíü ïðîèçâîäèòåëüíû.
Ïëàçìåííàÿ õèìèÿ â ïîñëåäíåå âðåìÿ âñå áîëüøå âíåäðÿåòñÿ â ïðîìûøëåííîå ïðîèçâîäñòâî. Óæå ñîçäàíû òåõíîëîãèè ïðîèçâîäñòâà ñûðüÿ äëÿ ïîðîøêîâîé ìåòàëëóðãèè, ðàçðàáîòàíû ìåòîäû ñèíòåçà äëÿ öåëîãî ðÿäà õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé.  70-õ ãîäàõ áûëè ñîçäàíû ïëàçìåííûå ñòàëåïëàâèëüíûå ïå÷è, ïîçâîëÿþùèå ïîëó÷àòü ñàìûå âûñîêîêà÷åñòâåííûå ìåòàëëû. Ðàçðàáîòàíû ìåòîäû èîííî-ïëàçìåííîé îáðàáîòêè ïîâåðõíîñòè èíñòðóìåíòîâ, èçíîñîñòîéêîñòü êîòîðûõ óâåëè÷èâàåòñÿ â íåñêîëüêî ðàç.
Ïëàçìîõèìèÿ ïîçâîëÿåò ñèíòåçèðîâàòü ðàíåå íåèçâåñòíûå ìàòåðèàëû, òàêèå êàê ìåòàëëîáåòîí, â êîòîðîì â êà÷åñòâå ñâÿçóþùåãî ýëåìåíòà èñïîëüçóþòñÿ ðàçëè÷íûå ìåòàëëû. Ïðè ñïëàâëåíèè ÷àñòèö ãîðíîé ïîðîäû áëàãîäàðÿ ïðî÷íîìó ñæàòèþ èõ ñ ìåòàëëîì îáðàçóåòñÿ ìåòàëëîáåòîí, ïðåâîñõîäÿùèé ïî ñâîèì êà÷åñòâàì îáû÷íûé áåòîí â äåñÿòêè è ñîòíè ðàç.
Îäíèì èç ñàìûõ ìîëîäûõ íàïðàâëåíèé â èññëåäîâàíèè õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ÿâëÿåòñÿ ðàäèàöèîííàÿ õèìèÿ, êîòîðàÿ çàðîäèëàñü âî âòîðîé ïîëîâèíå íàøåãî ñòîëåòèÿ. Ïðåäìåòîì åå ðàçðàáîòîê ñòàëè ïðåâðàùåíèÿ ñàìûõ ðàçíîîáðàçíûõ âåùåñòâ ïîä âîçäåéñòâèåì èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé. Èñòî÷íèêàìè èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ ñëóæàò ðåíòãåíîâñêèå óñòàíîâêè, óñêîðèòåëè çàðÿæåííûõ ÷àñòèö, ÿäåðíûå ðåàêòîðû, ðàäèîàêòèâíûå èçîòîïû.  ðåçóëüòàòå ðàäèàöèîííî-õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé âåùåñòâà ïîëó÷àþò ïîâûøåííóþ òåðìîñòîéêîñòü è òâåðäîñòü.
Íàèáîëåå âàæíûìè ïðîöåññàìè ðàäèàöèîííî-õèìè÷åñêîé òåõíîëîãèè ÿâëÿþòñÿ ïîëèìåðèçàöèÿ, âóëêàíèçàöèÿ, ïðîèçâîäñòâî êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ, â òîì ÷èñëå ïîëó÷åíèå ïîëèìåðáåòîíîâ ïóòåì ïðîïèòêè îáû÷íîãî áåòîíà êàêèì-íèáóäü ïîëèìåðîì ñ ïîñëåäóþùèì îáëó÷åíèåì. Òàêèå áåòîíû èìåþò â 4 ðàçà áîëåå âûñîêóþ ïðî÷íîñòü, îáëàäàþò âîäîíåïðîíèöàåìîñòüþ è âûñîêîé êîððîçèéíîé ñòîéêîñòüþ.
Ñåãîäíÿ òàêæå ïðèíöèïèàëüíî íîâîé è èñêëþ÷èòåëüíî âàæíîé îáëàñòüþ ó÷åíèÿ î õèìè÷åñêèõ ïðîöåññàõ ÿâëÿåòñÿ ñàìîðàñïðîñòðàíÿþùèéñÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíûé ñèíòåç òóãîïëàâêèõ è êåðàìè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ. Îáû÷íî èõ ïðîèçâîäñòâî îñóùåñòâëÿåòñÿ ìåòîäîì ïîðîøêîâîé ìåòàëëóðãèè, ñóòü êîòîðîãî çàêëþ÷àåòñÿ â ïðåññîâàíèè è ñæàòèè ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå (1200 - 2000° Ñ) ìåòàëëè÷åñêèõ ïîðîøêîâ. Ñàìîðàñïðîñòðàíÿþùèéñÿ ñèíòåç ïðîèñõîäèò ãîðàçäî ïðîùå, òàê êàê îñíîâàí íà ðåàêöèè ãîðåíèÿ îäíîãî ìåòàëëà â äðóãîì, èëè ìåòàëëà â àçîòå, óãëåðîäå è ò.ï.
Ñåãîäíÿ àáñîëþòíî òî÷íî èçâåñòíî, ÷òî ïðîöåññ ãîðåíèÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñîåäèíåíèå êèñëîðîäà ñ ãîðþ÷èì âåùåñòâîì.  õèìèè ïðèíÿòî ñ÷èòàòü ãîðåíèå ðåàêöèåé îêèñëåíèÿ ãîðþ÷åãî âåùåñòâà, ÷òî îçíà÷àåò ïåðåìåùåíèå ýëåêòðîíîâ îò àòîìîâ ãîðþ÷åãî òåëà ê àòîìàì êèñëîðîäà. Ñ ýòîé òî÷êè çðåíèÿ ãîðåíèå âîçìîæíî íå òîëüêî â êèñëîðîäå, íî è â äðóãèõ îêèñëèòåëÿõ. Íà ýòîì âûâîäå è îñíîâàí ñàìîðàñïðîñòðàíÿþùèéñÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíûé ñèíòåç - òåïëîâîé ïðîöåññ ãîðåíèÿ â òâåðäûõ òåëàõ. Îí ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé, íàïðèìåð, ãîðåíèå ïîðîøêà òèòàíà â ïîðîøêå áîðà, èëè ïîðîøêà öèðêîíèÿ â ïîðîøêå êðåìíèÿ.  ðåçóëüòàòå òàêîãî ñèíòåçà ïîëó÷àþòñÿ ñîòíè òóãîïëàâêèõ ñîåäèíåíèé ñàìîãî âûñîêîãî êà÷åñòâà.

ÝÂÎËÞÖÈÎÍÍÀß ÕÈÌÈß

Åùå äî íåäàâíåãî âðåìåíè, äî 50 - 60-õ ãã. îá ýâîëþöèîííîé õèìèè íè÷åãî íå áûëî èçâåñòíî.  îòëè÷èè îò áèîëîãîâ, êîòîðûå âûíóæäåíû áûëè èñïîëüçîâàòü ýâîëþöèîííóþ òåîðèþ Äàðâèíà äëÿ îáúÿñíåíèÿ ïðîèñõîæäåíèÿ ìíîãî÷èñëåííûõ âèäîâ ðàñòåíèé è æèâîòíûõ, õèìèêîâ âîïðîñ î ïðîèñõîæäåíèè âåùåñòâà íå âîëíîâàë, ïîòîìó ÷òî ïîëó÷åíèå ëþáîãî íîâîãî õèìè÷åñêîãî èíäèâèäà âñåãäà áûëî äåëîì ðóê è ðàçóìà ÷åëîâåêà: ìîëåêóëà íîâîãî õèìè÷åñêîãî ñîåäèíåíèÿ êîíñòðóèðîâàëàñü ïî çàêîíàì ñòðóêòóðíîé õèìèè èç àòîìîâ è àòîìíûõ ãðóïï, êàê çäàíèå èç êèðïè÷åé. Æèâûå æå îðãàíèçìû èç áëîêîâ ñîáðàòü íåëüçÿ.
Âîçíèêíîâåíèþ ýâîëþöèîííîé õèìèè ñïîñîáñòâîâàëè èññëåäîâàíèÿ â îáëàñòè ìîäåëèðîâàíèÿ áèîêàòàëèçàòîðîâ. Èñêóññòâåííûé âûáîð êàòàëèòè÷åñêèõ ñòðóêòóð îðèåíòèðîâàëñÿ íà åñòåñòâåííóþ, îñóùåñòâëÿåìóþ ïðèðîäîé ýâîëþöèþ îò íåîðãàíè÷åñêîé õèìèè ê æèâûì ñèñòåìàì. Äðóãèì îñíîâàíèåì äëÿ ðàçâèòèÿ èññëåäîâàíèé â îáëàñòè ýâîëþöèîííîé õèìèè ÿâëÿþòñÿ ðåàëüíûå äîñòèæåíèÿ «íåñòàöèîíàðíîé êèíåòèêè».
 ðåçóëüòàòå ýòèõ äîñòèæåíèé ó õèìèêîâ ïîÿâèëàñü âîçìîæíîñòü ðåøàòü ýâîëþöèîííûå ïðîáëåìû ïðèìåíèòåëüíî ê ñâîèì îáúåêòàì. Ýòî ïðîáëåìû ñàìîïðîèçâîëüíîãî (áåç ó÷àñòèÿ ÷åëîâåêà) ñèíòåçà íîâûõ õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, ÿâëÿþùèõñÿ áîëåå âûñîêîîðãàíèçîâàííûìè ïðîäóêòàìè ïî ñðàâíåíèþ ñ èñõîäíûìè âåùåñòâàìè. Ïîýòîìó ýâîëþöèîííóþ õèìèþ ñ÷èòàþò ïðåäáèîëîãèåé - íàóêîé î ñàìîîðãàíèçàöèè è ñàìîðàçâèòèè õèìè÷åñêèõ ñèñòåì.

ÂÇÀÈÌÎÑÂßÇÜ ÕÈÌÈÈ Ñ ÁÈÎËÎÃÈÅÉ

Õèìèÿ è áèîëîãèÿ äîëãîå âðåìÿ øëè êàæäàÿ ñâîèì ñîáñòâåííûì ïóòåì, õîòÿ äàâíåé ìå÷òîé õèìèêîâ áûëî ñîçäàíèå â ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ æèâîãî îðãàíèçìà.
Ñàìà ïî ñåáå ýòà èäåÿ âîçíèêëà åùå â ïåðèîä àëõèìèè è âïëîòü äî XVI âåêà áûëà îäíîé èç ãëàâíûõ öåëåâûõ óñòàíîâîê. Îäíàêî ê XVII âåêó ñðåäè ó÷åíûõ óòâåðäèëîñü óáåæäåíèå î íåîñóùåñòâèìîñòè è, ñëåäîâàòåëüíî, ëîæíîñòè èäåàëîâ àëõèìèè. Òàêîé ïåðåîöåíêå ñïîñîáñòâîâàëè òå ïîëîæèòåëüíûå çíàíèÿ, êîòîðûå áûëè íàêîïëåíû â ðåçóëüòàòå ðàçâèòèÿ ñàìîé àëõèìèè.  ðåçóëüòàòå áûëè äèñêðåäèòèðîâàíû òàêèå íàïðàâëåíèÿ àëõèìèè, êàê ïîèñêè «ôèëîñîôñêîãî êàìíÿ» è óíèâåðñàëüíîãî ðàñòâîðèòåëÿ. Òðåòèé æå èäåàë àëõèìèè -ýëèêñèð äîëãîëåòèÿ, - íå ïîòåðÿë ñâîåé ïîïóëÿðíîñòè áëàãîäàðÿ ïðèìåíåíèþ õèìè÷åñêèõ ïðåïàðàòîâ äëÿ ñîõðàíåíèÿ çäîðîâüÿ è ëå÷åíèÿ áîëåçíåé.
Òåì íå ìåíåå «áèîëîãè÷åñêèå èäåàëû» ðàííèõ ýòàïîâ ñòàíîâëåíèÿ õèìè÷åñêîãî çíàíèÿ îïðåäåëèëè óñòîé÷èâóþ òðàäèöèþ îáðàùåíèÿ õèìèêîâ ê ïðîáëåìàì áèîëîãèè, õîòÿ òîãäà æå ñëîæèëèñü ïðåäñòàâëåíèÿ î íåïðîõîäèìîé ãðàíè ìåæäó æèâûì è íåæèâûì.
Ïðîöåññ âçàèìîäåéñòâèÿ õèìèè è áèîëîãèè çíà÷èòåëüíî óñèëèëñÿ â íà÷àëå XIX âåêà, êîãäà â ñîñòàâå õèìèè îáðàçîâàëèñü äâå ñàìîñòîÿòåëüíûå íàó÷íûå äèñöèïëèíû - íåîðãàíè÷åñêàÿ è îðãàíè÷åñêàÿ õèìèÿ. Ïðèìåíèòåëüíî ê âîïðîñó âçàèìîäåéñòâèÿ õèìèè è áèîëîãèè íàèáîëüøèé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò îðãàíè÷åñêàÿ õèìèÿ.
Îðãàíè÷åñêàÿ ïðèðîäà ïðåäîñòàâèëà õèìèêàì-îðãàíèêàì ïðåêðàñíûå îáðàçöû ñâîåãî òâîðåíèÿ - âåùåñòâà ðàñòèòåëüíîãî è æèâîòíîãî ïðîèñõîæäåíèÿ - äëÿ ïîäðàæàíèÿ è âîñïðîèçâåäåíèÿ ïîäîáíûõ âåùåñòâ â õèìè÷åñêèõ ëàáîðàòîðèÿõ. Òàê äëÿ õèìèêîâ âîçíèê «áèîëîãè÷åñêèé èäåàë», îêàçàâøèé áîëüøîå âëèÿíèå íà ðàçâèòèå îðãàíè÷åñêîé õèìèè, îñîáåííî íà ïåðâîíà÷àëüíîì ýòàïå åå ñòàíîâëåíèÿ.
Ðåçêîå óêðåïëåíèå âçàèìîñâÿçè õèìèè ñ áèîëîãèåé ïðîèçîøëî â ðåçóëüòàòå ñîçäàíèÿ À.Ì. Áóòëåðîâûì òåîðèè õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé. Ðóêîâîäèìûå ýòîé òåîðèåé õèìèêè-îðãàíèêè âñòóïèëè â ñîðåâíîâàíèå ñî ñâîåé «ñîïåðíèöåé» - ïðèðîäîé. Ïîñëåäóþùèå ïîêîëåíèÿ õèìèêîâ ïðîÿâèëè áîëüøóþ èçîáðåòàòåëüíîñòü, òðóä, ôàíòàçèþ è òâîð÷åñêèé ïîèñê â íàïðàâëåííîì ñèíòåçå âåùåñòâà. Èõ çàìûñëîì áûëî íå òîëüêî ïîäðàæàòü ïðèðîäå, îíè õîòåëè ïðåâçîéòè åå. È ñåãîäíÿ ìû ìîæåì óâåðåííî çàÿâèòü, ÷òî âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ ýòî óäàëîñü.
Ëèøü ïîñòåïåííîå ðàçâèòèå íàóêè XIX âåêà, ïðèâåäøåå ê ðàñêðûòèþ ñòðóêòóðû àòîìà è äåòàëüíîìó ïîçíàíèþ ñòðîåíèÿ è ñîñòàâà êëåòêè, îòêðûëî ïåðåä õèìèêàìè è áèîëîãàìè ïðàêòè÷åñêèå âîçìîæíîñòè ñîâìåñòíîé ðàáîòû íàä õèìè÷åñêèìè ïðîáëåìàìè ó÷åíèÿ î êëåòêå, ñðåäè íèõ âîïðîñû î õàðàêòåðå õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â æèâûõ òêàíÿõ, îá îáóñëîâëåííîñòè áèîëîãè÷åñêèõ ôóíêöèé õèìè÷åñêèìè ðåàêöèÿìè.
Äåéñòâèòåëüíî, åñëè ïîñìîòðåòü íà îáìåí âåùåñòâ â îðãàíèçìå ñ ÷èñòî õèìè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ, êàê ýòî ñäåëàë À.È. Îïàðèí, ìû óâèäèì ñîâîêóïíîñòü áîëüøîãî ÷èñëà ñðàâíèòåëüíî ïðîñòûõ è îäíîîáðàçíûõ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé, êîòîðûå ñî÷åòàþòñÿ ìåæäó ñîáîé âî âðåìåíè, ïðîòåêàþò íå ñëó÷àéíî, à â ñòðîãîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè, â ðåçóëüòàòå ÷åãî îáðàçóþòñÿ äëèííûå öåïè ðåàêöèé. È ýòîò ïîðÿäîê çàêîíîìåðíî íàïðàâëåí ê ïîñòîÿííîìó ñàìîñîõðàíåíèþ è ñàìîâîñïðîèçâåäåíèþ âñåé æèâîé ñèñòåìû â öåëîì â äàííûõ óñëîâèÿõ îêðóæàþùåé ñðåäû.
Òàêèì îáðàçîì, òàêèå ñïåöèôè÷åñêèå ñâîéñòâà æèâîãî, êàê ðîñò, ðàçìíîæåíèå, ïîäâèæíîñòü, âîçáóäèìîñòü, ñïîñîáíîñòü ðåàãèðîâàòü íà èçìåíåíèÿ âíåøíåé ñðåäû, ñâÿçàíû ñ îïðåäåëåííûìè êîìïëåêñàìè õèìè÷åñêèõ ïðåâðàùåíèé.
Ïîýòîìó õèìèè ñðåäè íàóê, èçó÷àþùèõ æèçíü, ïðèíàäëåæèò îñíîâíàÿ ðîëü. Èìåííî õèìèåé âûÿâëåíà âàæíåéøàÿ ðîëü õëîðîôèëëà êàê õèìè÷åñêîé îñíîâû ôîòîñèíòåçà, ãåìîãëîáèíà êàê îñíîâû ïðîöåññà äûõàíèÿ, óñòàíîâëåíà õèìè÷åñêàÿ ïðèðîäà ïåðåäà÷è íåðâíîãî âîçáóæäåíèÿ, îïðåäåëåíà ñòðóêòóðà íóêëåèíîâûõ êèñëîò è ò.ä. Íî ãëàâíîå çàêëþ÷àëîñü â òîì, ÷òî îáúåêòèâíî â ñàìîé îñíîâå áèîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, ôóíêöèé æèâîãî ëåæàò õèìè÷åñêèå ìåõàíèçìû. Âñå ôóíêöèè è ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå â æèâîì îðãàíèçìå, îêàçûâàåòñÿ âîçìîæíûì èçëîæèòü íà ÿçûêå õèìèè, â âèäå êîíêðåòíûõ õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ.
Êîíå÷íî, áûëî áû íåâåðíûì ñâîäèòü ÿâëåíèÿ æèçíè ê õèìè÷åñêèì ïðîöåññàì. Ýòî áûëî áû ãðóáûì ìåõàíèñòè÷åñêèì óïðîùåíèåì. È ÿðêèì ñâèäåòåëüñòâîì ýòîãî âûñòóïàåò ñïåöèôèêà õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â æèâûõ ñèñòåìàõ ïî ñðàâíåíèþ ñ íåæèâûìè. Èçó÷åíèå ýòîé ñïåöèôèêè ðàñêðûâàåò åäèíñòâî è âçàèìîñâÿçü õèìè÷åñêîé è áèîëîãè÷åñêîé ôîðì äâèæåíèÿ ìàòåðèè. Îá ýòîì æå ãîâîðÿò è äðóãèå íàóêè, âîçíèêøèå íà ñòûêå áèîëîãèè, õèìèè è ôèçèêè: áèîõèìèÿ - íàóêà îá îáìåíå âåùåñòâ è õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â æèâûõ îðãàíèçìàõ;
áèîîðãàíè÷åñêàÿ õèìèÿ - íàóêà î ñòðîåíèè, ôóíêöèÿõ è ïóòÿõ ñèíòåçà ñîåäèíåíèé, ñîñòàâëÿþùèõ æèâûå îðãàíèçìû; ôèçèêî-õèìè÷åñêàÿ áèîëîãèÿ êàê íàóêà î ôóíêöèîíèðîâàíèè ñëîæíûõ ñèñòåì ïåðåäà÷è èíôîðìàöèè è ðåãóëèðîâàíèè áèîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íà ìîëåêóëÿðíîì óðîâíå, à òàêæå áèîôèçèêà, áèîôèçè÷åñêàÿ õèìèÿ è ðàäèàöèîííàÿ áèîëîãèÿ.
Íàó÷íûìè äîñòèæåíèÿìè ýòîãî ïðîöåññà ñòàëî îïðåäåëåíèå õèìè÷åñêèõ ïðîäóêòîâ êëåòî÷íîãî ìåòàáîëèçìà (îáìåíà âåùåñòâ â ðàñòåíèÿõ, æèâîòíûõ, ìèêðîîðãàíèçìàõ); óñòàíîâëåíèå áèîëîãè÷åñêèõ ïóòåé è öèêëîâ áèîñèíòåçà ýòèõ ïðîäóêòîâ, áûë ðåàëèçîâàí èõ èñêóññòâåííûé ñèíòåç, îòêðûòèå ìàòåðèàëüíûõ îñíîâ ðåãóëÿòèâíîãî è íàñëåäñòâåííîãî ìîëåêóëÿðíîãî ìåõàíèçìà, à òàêæå â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè âûÿñíåíî çíà÷åíèå õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â ýíåðãåòèêå ïðîöåññîâ êëåòêè è âîîáùå æèâûõ îðãàíèçìîâ.
Ñåé÷àñ äëÿ õèìèè îñîáåííî âàæíûì ñòàíîâèòñÿ ïðèìåíåíèå áèîëîãè÷åñêèõ ïðèíöèïîâ, â êîòîðûõ ñêîíöåíòðèðîâàí îïûò ïðèñïîñîáëåíèÿ æèâûõ îðãàíèçìîâ ê óñëîâèÿì Çåìëè â òå÷åíèå ìíîãèõ ìèëëèîíîâ ëåò, îïûò ñîçäàíèÿ íàèáîëåå ñîâåðøåííûõ ìåõàíèçìîâ è ïðîöåññîâ. Îá ýòîì ñëåäóåò ïîãîâîðèòü ïîäðîáíåå.
Åùå â XIX âåêå ó÷åíûå ïîíÿëè, ÷òî îñíîâîé èñêëþ÷èòåëüíîé ýôôåêòèâíîñòè áèîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ÿâëÿåòñÿ áèîêàòàëèç. Ïîýòîìó õèìèêè ñòàâÿò ñâîåé öåëüþ ñîçäàòü íîâóþ õèìèþ, îñíîâàííóþ íà êàòàëèòè÷åñêîì îïûòå æèâîé ïðèðîäû. Ïîÿâèòñÿ íîâîå óïðàâëåíèå õèìè÷åñêèìè ïðîöåññàìè, ãäå íà÷íóò ïðèìåíÿòüñÿ ïðèíöèïû ñèíòåçà ñåáå ïîäîáíûõ ìîëåêóë, ïî ïðèíöèïó ôåðìåíòîâ áóäóò ñîçäàíû êàòàëèçàòîðû ñ òàêèì ðàçíîîáðàçèåì êà÷åñòâ, êîòîðûå äàëåêî ïðåâçîéäóò ñóùåñòâóþùèå â íàøåé ïðîìûøëåííîñòè.
Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ôåðìåíòû îáëàäàþò îáùèìè ñâîéñòâàìè, ïðèñóùèìè âñåì êàòàëèçàòîðàì, òåì íå ìåíåå îíè íå òîæäåñòâåííû ïîñëåäíèì, ïîñêîëüêó ôóíêöèîíèðóþò â ðàìêàõ æèâûõ ñèñòåì. Ïîýòîìó âñå ïîïûòêè èñïîëüçîâàòü îïûò æèâîé ïðèðîäû äëÿ óñêîðåíèÿ õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â íåîðãàíè÷åñêîì ìèðå ñòàëêèâàþòñÿ ñ ñåðüåçíûìè îãðàíè÷åíèÿìè. Ïîêà ðå÷ü ìîæåò èäòè òîëüêî î ìîäåëèðîâàíèè íåêîòîðûõ ôóíêöèé ôåðìåíòîâ è èñïîëüçîâàíèè ýòèõ ìîäåëåé äëÿ òåîðåòè÷åñêîãî àíàëèçà äåÿòåëüíîñòè æèâûõ ñèñòåì, à òàêæå ÷àñòè÷íî-ïðàêòè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ âûäåëåííûõ ôåðìåíòîâ äëÿ óñêîðåíèÿ íåêîòîðûõ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé.
Çäåñü ñàìûì ïåðñïåêòèâíûì íàïðàâëåíèåì, î÷åâèäíî, ÿâëÿþòñÿ èññëåäîâàíèÿ, îðèåíòèðîâàííûå íà ïðèìåíåíèå ïðèíöèïîâ áèîêàòàëèçà â õèìèè è õèìè÷åñêîé òåõíîëîãèè, äëÿ ÷åãî íóæíî èçó÷èòü âåñü êàòàëèòè÷åñêèé îïûò æèâîé ïðèðîäû, â òîì ÷èñëå è îïûò ôîðìèðîâàíèÿ ñàìîãî ôåðìåíòà, êëåòêè è äàæå îðãàíèçìà. Çäåñü è âîçíèêëè îñíîâû ýâîëþöèîííîé õèìèè êàê íîâîé íàóêè, ïðîëàãàþùåé ïóòè ïðèíöèïèàëüíî íîâîé õèìè÷åñêîé òåõíîëîãèè, ñïîñîáíîé ñòàòü àíàëîãîì æèâûõ ñèñòåì.
Òîò ôàêò, ÷òî êàòàëèç èãðàë ðåøàþùóþ ðîëü â ïðîöåññå ïåðåõîäà îò õèìè÷åñêèõ ñèñòåì ê áèîëîãè÷åñêèì, òî åñòü íà ïðåäáèîëîãè÷åñêîé ñòàäèè ýâîëþöèè, â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïîäòâåðæäàåòñÿ ìíîãèìè äàííûìè. Òàêèå ðåàêöèè ñîïðîâîæäàþòñÿ îáðàçîâàíèåì ñïåöèôè÷åñêèõ ïðîñòðàíñòâåííûõ è âðåìåííûõ ñòðóêòóð çà ñ÷åò îáðàçîâàíèÿ íîâûõ è óäàëåíèÿ èñïîëüçîâàííûõ õèìè÷åñêèõ ðåàãåíòîâ. Îäíàêî â îòëè÷èå îò ñàìîîðãàíèçàöèè îòêðûòûõ ôèçè÷åñêèõ ñèñòåì â äàííûõ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ âàæíîå çíà÷åíèå ïðèîáðåòàþò êàòàëèòè÷åñêèå ïðîöåññû.
Ðîëü ýòèõ ïðîöåññîâ óñèëèâàåòñÿ ïî ìåðå óñëîæíåíèÿ ñîñòàâà è ñòðóêòóðû õèìè÷åñêèõ ñèñòåì. Èìåííî íà ýòîì îñíîâàíèè íåêîòîðûå ó÷åíûå íàïðÿìóþ ñâÿçûâàþò õèìè÷åñêóþ ýâîëþöèþ ñ ñàìîîðãàíèçàöèåé è ñàìîðàçâèòèåì êàòàëèòè÷åñêèõ ñèñòåì. Èíûìè ñëîâàìè, òàêàÿ ýâîëþöèÿ åñëè íå öåëèêîì, òî â çíà÷èòåëüíîé ìåðå ñâÿçàíà ñ ïðîöåññàìè ñàìîîðãàíèçàöèè êàòàëèòè÷åñêèõ ñèñòåì. Çäåñü, îäíàêî, ñëåäóåò ïîìíèòü, ÷òî ïåðåõîä ê ïðîñòåéøèì ôîðìàì æèçíè ïðåäïîëàãàåò òàêæå îñîáûé äèôôåðåíöèðîâàííûé îòáîð ëèøü òàêèõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ è èõ ñîåäèíåíèé, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ îñíîâíûì ñòðîèòåëüíûì ìàòåðèàëîâ äëÿ îáðàçîâàíèÿ áèîëîãè÷åñêèõ ñèñòåì. Òàêèå ýëåìåíòû â õèìèè ïîëó÷èëè íàçâàíèå îðãàíîãåíîâ.
 ðåçóëüòàòå òàêîãî ïîäõîäà ïîÿâèëàñü èíôîðìàöèÿ îá îòáîðå õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ è ñòðóêòóð, êîòîðûé îêàçàëñÿ ïîäîáåí áèîëîãè÷åñêîé ýâîëþöèè.  íàñòîÿùåå âðåìÿ õèìè÷åñêîé íàóêîé îòêðûòî 110 õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Áîëüøèíñòâî èç íèõ ïîïàäàåò â æèâûå îðãàíèçìû è ó÷àñòâóåò â èõ æèçíåäåÿòåëüíîñòè. Îäíàêî îñíîâó æèçíåäåÿòåëüíîñòè îðãàíèçìîâ îáåñïå÷èâàåò òîëüêî øåñòü õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ-îðãàíîãåíîâ. Ýòî óãëåðîä, âîäîðîä, êèñëîðîä, àçîò, ôîñôîð è ñåðà. Èõ ñóììàðíàÿ âåñîâàÿ äîëÿ â ñòðóêòóðå æèâîãî îðãàíèçìà ñîñòàâëÿåò 97,4%. Çà íèìè ïî ñòåïåíè âàæíîñòè ñëåäóþò 12 ýëåìåíòîâ, êîòîðûå ïðèíèìàþò ó÷àñòèå â ïîñòðîåíèè ìíîãèõ ôèçèîëîãè÷åñêè âàæíûõ êîìïîíåíòîâ áèîëîãè÷åñêèõ ñèñòåì. Ýòî íàòðèè, êàëèé, êàëüöèé, ìàãíèé, àëþìèíèé, æåëåçî, êðåìíèé, õëîð, ìåäü, öèíê, êîáàëüò, íèêåëü. Èõ âåñîâàÿ äîëÿ â îðãàíèçìå ñîñòàâëÿåò 1,6%. Êðîìå òîãî åñòü åùå 20 ýëåìåíòîâ, êîòîðûå ó÷àñòâóþò â ïîñòðîåíèè è ôóíêöèîíèðîâàíèè îòäåëüíûõ óçêî-ñïåöèôè÷íûõ áèîñèñòåì è âåñîâàÿ äîëÿ êîòîðûõ ñîñòàâëÿåò îêîëî 1%. Âñå îñòàëüíûå ýëåìåíòû â ïîñòðîåíèè áèîñèñòåì ïðàêòè÷åñêè íå ó÷àñòâóþò.
Îáùàÿ êàðòèíà õèìè÷åñêîãî ìèðà òàêæå âåñüìà óáåäèòåëüíî ñâèäåòåëüñòâóåò îá îòáîðå ýëåìåíòîâ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ õèìè÷åñêîé íàóêå èçâåñòíî îêîëî 8 ìëí. õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé. Èç íèõ ïîäàâëÿþùåå áîëüøèíñòâî (96%) ñîñòàâëÿþò îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ, êîòîðûå îáðàçîâàíû íà îñíîâå âñå òåõ æå 6 - 18 ýëåìåíòîâ. À èç îñòàëüíûõ 95 - 99 õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ ïðèðîäà ñîçäàëà âñåãî ëèøü 300 òûñÿ÷ íåîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé. Èç îðãàíîãåíîâ íà Çåìëå íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíû êèñëîðîä è âîäîðîä. Ñòåïåíü ðàñïðîñòðàíåííîñòè óãëåðîäà, àçîòà, ôîñôîðà è ñåðû â ïîâåðõíîñòíûõ ñëîÿõ Çåìëè ïðèìåðíî îäèíàêîâà è â îáùåì íåâåëèêà - îêîëî 0,24 âåñîâûõ ïðîöåíòà.  êîñìîñå áåçðàçäåëüíî ãîñïîäñòâóþò òîëüêî äâà ýëåìåíòà - âîäîðîä è ãåëèé, à îñòàëüíûå ýëåìåíòû ìîæíî ðàññìàòðèâàòü òîëüêî êàê äîáàâêè ê íèì.
Òàêàÿ ðåçêàÿ äèñïðîïîðöèÿ ìåæäó îðãàíè÷åñêèìè è íåîðãàíè÷åñêèìè ñîåäèíåíèÿìè, à òàêæå èñêëþ÷èòåëüíî äèôôåðåíöèðîâàííûé îòáîð ìèíèìóìà îðãàíîãåíîâ íå ìîãóò áûòü îáúÿñíåíû ðàçëè÷íîé ðàñïðîñòðàíåííîñòüþ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ â êîñìîñå è íà Çåìëå.
Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî îïðåäåëÿþùèìè ôàêòîðàìè â îòáîðå õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ ïðè ôîðìèðîâàíèè îðãàíè÷åñêèõ ñèñòåì, à òåì áîëåå áèîñèñòåì âûñòóïàþò óñëîâèÿ ñîîòâåòñòâèÿ ýòèõ ýëåìåíòîâ îïðåäåëåííûì òðåáîâàíèÿì:
1. Ñïîñîáíîñòü îáðàçîâûâàòü ïðî÷íûå è, ñëåäîâàòåëüíî, ýíåðãîåìêèå õèìè÷åñêèå ñâÿçè.
2. Ýòè ñâÿçè äîëæíû áûòü ëàáèëüíû (òî åñòü ñïîñîáíû ê îáðàçîâàíèþ íîâûõ ðàçíîîáðàçíûõ ñâÿçåé).
Âîò ïîýòîìó óãëåðîä è îòîáðàí èç ìíîãèõ äðóãèõ ýëåìåíòîâ êàê îðãàíîãåí íîìåð îäèí. Îí, êàê íèêàêîé äðóãîé ýëåìåíò, ñïîñîáåí âìåùàòü è óäåðæèâàòü âíóòðè ñåáÿ ñàìûå ðåäêèå õèìè÷åñêèå ïðîòèâîïîëîæíîñòè, ðåàëèçîâûâàòü èõ åäèíñòâî, âûñòóïàòü â êà÷åñòâå íîñèòåëÿ âíóòðåííåãî ïðîòèâîðå÷èÿ.
Î òîì, êàê ïðîèñõîäèò îòáîð ñòðóêòóð, êàêîâ åãî ìåõàíèçì, ñêàçàòü äîâîëüíî òðóäíî. Íî ýòîò ïðîöåññ îñòàâèë íàì ñâîåãî ðîäà ìóçåé. Ïîäîáíî òîìó, êàê èç âñåõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ òîëüêî 6 îðãàíîãåíîâ äà 10 - 15 äðóãèõ ýëåìåíòîâ îòîáðàíû ïðèðîäîé, ÷òîáû ñîñòàâèòü îñíîâó áèîñèñòåì, òàê æå â ðåçóëüòàòå ýâîëþöèè øåë òùàòåëüíûé îòáîð õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé.
Èç ìèëëèîíîâ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé â ïîñòðîåíèè æèâîãî ó÷àñòâóþò ëèøü íåñêîëüêî ñîòåí, èç 100 èçâåñòíûõ àìèíîêèñëîò â ñîñòàâ áåëêîâ âõîäèò òîëüêî 20, ëèøü ïî ÷åòûðå íóêëåîòèäà ÄÍÊ è ÐÍÊ ëåæàò â îñíîâå âñåõ ñëîæíûõ ïîëèìåðíûõ íóêëåèíîâûõ êèñëîò, îòâåòñòâåííûõ çà íàñëåäñòâåííîñòü è ðåãóëÿöèþ áåëêîâîãî ñèíòåçà â ëþáûõ æèâûõ îðãàíèçìàõ.
Ñåãîäíÿ ÿñíî, ÷òî â õîäå ýâîëþöèè îòáèðàëèñü òå ñòðóêòóðû, êîòîðûå ñïîñîáñòâîâàëè ðåçêîìó ïîâûøåíèþ àêòèâíîñòè è ñåëåêòèâíîñòè äåéñòâèÿ êàòàëèòè÷åñêèõ ãðóïï. Åñòü óæå è íåêîòîðûå âûâîäû:
1. Íà ðàííèõ ýòàïàõ õèìè÷åñêîé ýâîëþöèè ìèðà êàòàëèç âîâñå îòñóòñòâóåò. Óñëîâèÿ âûñîêèõ òåìïåðàòóð (áîëåå 5000 Ê), ýëåêòðè÷åñêèõ ðàçðÿäîâ è ðàäèàöèè, ñ îäíîé ñòîðîíû, ïðåïÿòñòâóþò îáðàçîâàíèþ êîíäåíñèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ, à ñ äðóãîé -ñ ëèõâîé ïåðåêðûâàþò òå ïîðöèè ýíåðãèè, êîòîðûå íåîáõîäèìû äëÿ ïðåîäîëåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ áàðüåðîâ.
2. Ïåðâûå ïðîÿâëåíèÿ êàòàëèçà íà÷èíàþòñÿ ïðè ñìÿã÷åíèè óñëîâèé è îáðàçîâàíèè ïåðâè÷íûõ òâåðäûõ òåë.
3. Ïî ìåðå òîãî, êàê ôèçè÷åñêèå óñëîâèÿ ïðèáëèæàëèñü ê çåìíûì, ðîëü êàòàëèçàòîðà âîçðàñòàëà. Íî îáùåå çíà÷åíèå êàòàëèçà âïëîòü äî îáðàçîâàíèÿ áîëåå èëè ìåíåå ñëîæíûõ îðãàíè÷åñêèõ ìîëåêóë âñå åùå íå ìîãëî áûòü âûñîêèì.
4. Ðîëü êàòàëèçà â ðàçâèòèè õèìè÷åñêèõ ñèñòåì ïîñëå äîñòèæåíèÿ ñòàðòîâîãî ñîñòîÿíèÿ, òî åñòü èçâåñòíîãî êîëè÷åñòâåííîãî ìèíèìóìà îðãàíè÷åñêèõ è íåîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, íà÷àëà âîçðàñòàòü ñ ôàíòàñòè÷åñêîé áûñòðîòîé.
Òåîðèÿ ñàìîðàçâèòèÿ ýëåìåíòàðíûõ îòêðûòûõ êàòàëèòè÷åñêèõ ñèñòåì, â ñàìîì îáùåì âèäå âûäâèíóòàÿ ïðîôåññîðîì ÌÃÓ À.Ï. Ðóäåíêî â 1964 ã., ÿâëÿåòñÿ îáùåé òåîðèåé õèìè÷åñêîé ýâîëþöèè è áèîãåíåçà. Îíà ðåøàåò âîïðîñû î äâèæóùèõ ñèëàõ è ìåõàíèçìàõ ýâîëþöèîííîãî ïðîöåññà, òî åñòü î çàêîíàõ õèìè÷åñêîé ýâîëþöèè, îá îòáîðå ýëåìåíòîâ è ñòðóêòóð è èõ ïðè÷èííîé îáóñëîâëåííîñòè, î âûñîòå õèìè÷åñêîé îðãàíèçàöèè è èåðàðõèè õèìè÷åñêèõ ñèñòåì êàê ñëåäñòâèè ýâîëþöèè.
Ñóùíîñòü ýòîé òåîðèè ñîñòîèò â òîì, ÷òî õèìè÷åñêàÿ ýâîëþöèÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñàìîðàçâèòèå êàòàëèòè÷åñêèõ ñèñòåì è, ñëåäîâàòåëüíî, ýâîëþöèîíèðóþùèì âåùåñòâîì ÿâëÿþòñÿ êàòàëèçàòîðû.  õîäå ðåàêöèè ïðîèñõîäèò åñòåñòâåííûé îòáîð òåõ êàòàëèòè÷åñêèõ öåíòðîâ, êîòîðûå îáëàäàþò íàèáîëüøåé àêòèâíîñòüþ. Ñàìîðàçâèòèå, ñàìîîðãàíèçàöèÿ è ñàìîóñëîæíåíèå êàòàëèòè÷åñêèõ ñèñòåì ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò ïîñòîÿííîãî ïðèòîêà òðàíñôîðìèðóåìîé ýíåðãèè. À òàê êàê îñíîâíûì èñòî÷íèêîì ýíåðãèè ÿâëÿåòñÿ áàçèñíàÿ ðåàêöèÿ, òî ìàêñèìàëüíûå ýâîëþöèîííûå ïðåèìóùåñòâà ïîëó÷àþò êàòàëèòè÷åñêèå ñèñòåìû, ðàçâèâàþùèåñÿ íà áàçå ýêçîòåðìè÷åñêèõ ðåàêöèé. Îòñþäà áàçèñíàÿ ðåàêöèÿ ÿâëÿåòñÿ íå òîëüêî èñòî÷íèêîì ýíåðãèè, íî è îðóäèåì îòáîðà íàèáîëåå ïðîãðåññèâíûõ ýâîëþöèîííûõ èçìåíåíèé êàòàëèçàòîðîâ.
Òåì ñàìûì À.Ï. Ðóäåíêî ñôîðìóëèðîâàë îñíîâíîé çàêîí õèìè÷åñêîé ýâîëþöèè, ñîãëàñíî êîòîðîìó ñ íàèáîëüøåé ñêîðîñòüþ è âåðîÿòíîñòüþ îáðàçóþòñÿ òå ïóòè ýâîëþöèîííûõ èçìåíåíèé êàòàëèçàòîðà, íà êîòîðûõ ïðîèñõîäèò ìàêñèìàëüíîå óâåëè÷åíèå åãî àáñîëþòíîé àêòèâíîñòè.
Ïðàêòè÷åñêèì ñëåäñòâèåì òåîðèè ñàìîðàçâèòèÿ îòêðûòûõ êàòàëèòè÷åñêèõ ñèñòåì ÿâëÿåòñÿ òàê íàçûâàåìàÿ «íåñòàöèîíàðíàÿ òåõíîëîãèÿ», òî åñòü òåõíîëîãèÿ ñ ìåíÿþùèìèñÿ óñëîâèÿìè ðåàêöèè. Ñåãîäíÿ èññëåäîâàòåëè ïðèõîäÿò ê âûâîäó, ÷òî ñòàöèîíàðíûé ðåæèì, íàäåæíàÿ ñòàáèëèçàöèÿ êîòîðîãî êàçàëàñü çàëîãîì âûñîêîé ýôôåêòèâíîñòè ïðîìûøëåííîãî ïðîöåññà, ÿâëÿåòñÿ ëèøü ÷àñòíûì ñëó÷àåì íåñòàöèîíàðíîãî ðåæèìà. Ïðè ýòîì îáíàðóæåíî ìíîæåñòâî íåñòàöèîíàðíûõ ðåæèìîâ, ñïîñîáñòâóþùèõ èíòåíñèôèêàöèè ðåàêöèè.
Ñåãîäíÿ óæå ñîâåðøåííî ÿñíû ïåðñïåêòèâû ñîçäàíèÿ è ðàçâèòèÿ íîâîé õèìèè, íà îñíîâå êîòîðîé áóäóò ñîçäàíû ìàëîîòõîäíûå, áåçîòõîäíûå è ýíåðãîñáåðåãàþùèå ïðîìûøëåííûå òåõíîëîãèè.

Ïëàí ñåìèíàðñêîãî çàíÿòèÿ (2 ÷àñà)

1. Õèìèÿ êàê íàóêà. Ñòðóêòóðà õèìèè.
2. Âçàèìîñâÿçü õèìèè è ôèçèêè. Òåïëîâîé ýôôåêò õèìè÷åñêîé ðåàêöèè.
3. Ïðîáëåìà õèìè÷åñêîãî ýëåìåíòà. Ðåàêöèîííàÿ ñïîñîáíîñòü âåùåñòâà.
4. Ñòðóêòóðíàÿ õèìèÿ, åå ñîâðåìåííûå çàäà÷è.
5. Ó÷åíèå î õèìè÷åñêîì ïðîöåññå. Êàòàëèç.
6. Ýâîëþöèîííàÿ õèìèÿ. Ñâÿçü õèìèè è áèîëîãèè. Òåîðèÿ À.Ï.Ðóäåíêî.

Òåìû äîêëàäîâ è ðåôåðàòîâ

1. Ðàññêàç îá îòêðûòèè ðåäêèõ õèìè÷åñêèõ'ýëåìåíòîâ.
2. Íîâûå ìàòåðèàëû â õèìèè è âîçìîæíîñòü èõ ïðèìåíåíèÿ.

ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ

1. Áóäðåéêî Í.À. Ôèëîñîôñêèå âîïðîñû õèìèè. Ì., 1970.
2. Âàñèëüåâà Ò. Ñ/, Îðëîâ Â.Â. Õèìè÷åñêàÿ ôîðìà ìàòåðèè. Ì., 1983.
3. Äàíöåâ À. À. Ôèëîñîôèÿ è õèìèÿ. Ðîñòîâ-íà-Äîíó, 1991.
4. Êóçíåöîâ Â.È. Äèàëåêòèêà ðàçâèòèÿ õèìèè. Ì., 1973.
5. Êóçüìåíêî Í.Å., Åðåìèí Â.Â. Õèìèÿ. Îòâåòû íà âîïðîñû. Ì., 1997.
6. ÏèìåíòåëÄæ., ÊóíðîäÄæ. Âîçìîæíîñòè õèìèè ñåãîäíÿ è çàâòðà. Ì., 1992.
7. Ïîìåð 3. Õèìèÿ íà ïóòè â òðåòüå òûñÿ÷åëåòèå. Ì., 1982.
8. Ñîëîâüåâ Þ.È. Ýâîëþöèÿ îñíîâíûõ òåîðåòè÷åñêèõ ïðîáëåì õèìèè. Ì., 1971.
9. Ñîëîâüåâ Þ.È., Êóðàøîâ Â.È. Õèìèÿ íà ïåðåêðåñòêå íàóê. Ì., 1989.
10. Ôèãóðîâñêèé Í.À. Èñòîðèÿ õèìèè. Ì., 1979.
11. Õèìèÿ è ìèðîâîççðåíèå. Ì., 1986.
.

Âàø êîììåíòàðèé î êíèãå
Îáðàòíî â ðàçäåë Íàóêà












 





Íàâåðõ

sitemap:
Âñå ïðàâà íà êíèãè ïðèíàäëåæàò èõ àâòîðàì. Åñëè Âû àâòîð òîé èëè èíîé êíèãè è íå æåëàåòå, ÷òîáû êíèãà áûëà îïóáëèêîâàíà íà ýòîì ñàéòå, ñîîáùèòå íàì.