CC BY
23
В 1906 г. Оствальд, выйдя в отставку, посвятил себя изучению энергии цвета, создав количественную теорию цветов, а также организаторской и писательской деятельности. В 1909 г. ему была присуждена Нобелевская премия по химии за проделанную им работу по катализу и исследованию основных принципов управления химическим равновесием и скоростями реакции. После Первой мировой войны вплоть до своей смерти 4 апреля 1932 г. он продолжал работать над исследованием цвета, издал несколько книг и создал журнал по данной теме («Die Farbe»).
И.Я. Ефимова
2007.02.009. СКЕРРИ ЭР. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ МЕТАФИЗИКИ ХИМИИ И ПРИРОДЫ [ХИМИЧЕСКИХ] ЭЛЕМЕНТОВ.
SCERRI E.R. Some aspects of the metaphysics of chemistry and the nature of the elements // HYLE: Intern. j. for philosophy of chemistry. -Karlsruhe, 2005. - Vol. 11, N 2. - P. 127-145. - Mode of access: http://www.hyle.org.
Эрик Р. Скерри (отделение химии и биохимии Калифорнийского университета, Лос Анжелес, США), сосредоточиваясь на метафизических вопросах химии, включая вопрос, являются ли химические элементы и группы элементов естественными видами (natural kinds), обращается к двум взаимосвязанным метафизическим представлениям относительно химических элементов. Первое может быть названо метафизическим в буквальном смысле, ибо воспринимает элементы как находящиеся за границами наблюдения, второе рассматривает элементы как фундаментальные объекты (естественные виды) химии. В статье выражается надежда, что обращение к метафизической природе элементов может прояснить суть споров химиков относительно размещения элементов водорода и гелия в периодической системе и вопрос о лучшей форме периодической таблицы химических элементов.
Первый смысл метафизики: Элементы как незримые субстанции. Химические элементы как незримые субстанции были впервые введены греческими философами и продолжили играть свою роль вплоть до начала XX в., хотя и в модифицированном смысле. Манера, в которой склонные к философии химики рассматривали элементы, связана с давним вопросом о том, каким об-
разом элементы сохраняются, если вообще сохраняются, когда они образуют соединения. Эта загадка была разрешена древнегреческими философами путем обращения к двойному смыслу термина «элемент». Элемент может быть рассмотрен как «простая» субстанция, которая может быть выделена и принимать несколько структурных форм (например, бриллиант или графит в случае углерода). Однако элемент может рассматриваться и как «основная» субстанция, несущая некоторые свойства, но сама по себе их лишенная. Метафизический взгляд на элементы как на носители незримых свойств был частично «отставлен» в результате революции в химии. Так, А.Л. Лавуазье нашел более полезным сосредоточиться на элементах как на зримых «простых» субстанциях.
Упоминание элементов как «основных» субстанций вновь появляется в трудах Д.А. Менделеева, который настаивал, что его периодическая система касается в первую очередь «незримого» смысла термина «элемент». Но он не просто вернулся к ранним воззрениям. Для него «основная» субстанция обладает по крайней мере одним атрибутом - атомным весом, который служит тому, чтобы отличать ее от других элементов, что и было использовано для расположения элементов в его таблице. Менделеев решительно различал «основные» и «простые» субстанции, элемент как отдельную однородную субстанцию и элемент как материальную, но невидимую часть химического соединения. Так, оксид меркурия не содержит двух простых составляющих - газа и металла, но содержит два элемента - меркурий и кислород, которые являются газом и металлом, будучи в свободном состоянии.
В XX в. Ф.А. Панет, один из основателей радиохимии, поддержал взгляд, согласно которому элемент воспринимается как «основная» субстанция, которая сохраняется, когда, например, натрий и хлор образуют хлорид натрия. В то же время натрий и хлор как «простые» субстанции состоят из серого металла и зеленого газа соответственно, т. е. имеют свойства, которые не сохраняются, когда эти элементы соединяются вместе как «простые» субстанции. Позже Панет, ссылаясь на новые открытия физики, изменил харак-
теристику элемента как «основной» субстанции с его атомного веса на атомное число1.
Второй смысл метафизики: Элементы как основные объекты химии, или ее естественные виды. Мотивация для каузальной теории референции и ее критерии отнесения к естественным видам оставались центральным вопросом соотнесения языковых выражений с окружающим нас миром. Традиционно имена собственные относились к объекту или определяли его таким образом, что имя связывалось с описательным содержанием объекта; считалось, что основные термины или существительные (например, «тигр», «желудь», «элемент») относятся к объектам на основании их «смысла», где смысл предусматривает описание объекта (Г. Фреге; 1892).
В 60-70-х годах XX в. эта концепция была подвергнута критике, суть которой состояла в том, что подобные описания не обеспечивает необходимого и достаточного условий для их применения к объекту. Ведь говорящий может ссылаться, например, на тигра, хотя референт ссылки не будет обладать привычными полосками (в случае тигра-альбиноса), и, напротив, необычно окрашенное животное может демонстрировать тигровый окрас, а принадлежать к совершенно другому виду. Критика подобного рода привела к требованию, чтобы факты рассматривались как предметы объективных причинных связей, но не как идеи, находящиеся у людей в голове. В этом контексте родилась причинная теория референции Крипке - Патнэма. Стали утверждать, что имена существительные, обозначающие естественные виды, обладают расширением, определяемым не описательными понятиями, но причинной цепью, начинающейся с инициации или присвоения имени простому объекту. Кроме того, референция термина стала диктоваться последними научными исследованиями, потребовалось использование атомного числа в случае любого конкретного элемента. Эта последняя особенность привела Крипке и Патнэма к принятию определения элементов Панетом в терминах атомного числа.
У Панета и Менделеева химический элемент, рассматриваемый как «основная» субстанция, не обладает наблюдаемыми свой-
1 См.: Paneth F.A. The epistemological status of the concept of element // Brit. j. for the philosophy of science. - L., 1962. - Vol. 13, N 1. - P. 144-160.
ствами. У Крипке и Патнэма описательные свойства обычно полагаются существующими, но игнорируются при наблюдении.
Введение элементов как «основных» субстанций в работу. В 20-х годах XX в. Панет использовал метафизическую сущность элементов как «основных» субстанций, чтобы спасти периодическую систему от кризиса. Ведь за короткий промежуток времени было открыто множество новых изотопов элементов, так что число «атомов», казалось, внезапно увеличилось. Возник вопрос о том, не следует ли обычные атомы заменить изотопами в качестве «настоящих» атомов. Ответ Панета состоял в том, чтобы система продолжала свое существование в том же виде, что и раньше. Причина, по которой он рассматривал изотопы в качестве «простых» субстанций, состоит в том, что они характеризовались их атомным весом, а «основные» субстанции в схеме Панета характеризовались только атомным числом. Более того, совместно с Д. Хевеши он методом меченых атомов обеспечил экспериментальное подтверждение в поддержку этого выбора для химиков.
Положение водорода и гелия в периодической системе. Водород близок к щелочным металлам в своей способности образовывать единичные положительные ионы. Однако он может образовывать и единичные отрицательные ионы, т.е. встает в один ряд с галогенами. П. Аткинс и Х. Кёс предложили не размещать водород в конкретном месте, а вынести его за пределы «основного тела таблицы в свободное плавание»1. Похожая ситуация складывается и с гелием. Традиционно он относится к инертным газам. Однако по причине электронной конфигурации он может быть отнесен и к группе щелочноземельных металлов. Во многих книгах по физике, в периодических таблицах и спектроскопических периодических системах с ним так и поступают. Этот подход может быть перенесен на любой из элементов, что и порождает вопросы о лучшей форме периодической таблицы.
В наиболее популярной сегодня краткой форме представления периодической системы ее периоды располагаются так, что каждый новый период начинается с нового значения главного квантового числа п. Эта форма «сбивает с толку», так как в некото-
1 Atkins P.W., Kaesz H. The placement of hydrogen in the periodic table // Chemistry intern. - N.Y. etc., 2003. - Vol. 25, N 1. - P. 14.
рых случаях главная энергетическая оболочка начинает заполняться, а затем прерывается из-за серии переходных металлов, у которых заполняется предпоследняя оболочка. Только после подобных прерываний продолжается заполнение главной оболочки. В этой связи многие исследователи полагают, что более удовлетворительное представление периодической системы может быть достигнуто, если начало периода основывать на сумме главного квантового числа п и орбитального квантового числа I. В результате такой логики образуются еще два типа периодической таблицы: лестничный и пирамидальный. Оба они располагают элементы в непрерывной последовательности без каких-либо разрывов между группами элементов, в отличие от краткой формы. Но эти формы таблицы содержат особенность, которая вызывает беспокойства у многих химиков. Она заключается в том, что гелий в них прочно укореняется среди щелочноземельных элементов.
Эти беспокойства снимаются, когда мы осознаем, что периодическая система направлена на классификацию элементов как «основных», а не «простых» субстанций. Вместо того чтобы попадать в зависимость от специфических свойств элементов как «простых» субстанций, следует сконцентрироваться на элементах как «основных» субстанциях. При этом как группы элементов, так и сами элементы должны рассматриваться исключительно как естественные виды.
Л.В. Семирухин
