Третий уровень химического знания. Учение о химическом процессе

Констатация факта существования  определенных различий между естественно-научной  и гуманитарной культурами не отменяет возможности единства между ними, которое может быть достигнуто только при их прямом взаимодействии. Сегодня  очевидно, что как в естественно-научном, так и в гуманитарном знании усиливаются  интеграционные процессы за счет прямых связей между естественными и  гуманитарными науками и за счет общих методов исследования. В  этом процессе обогащается техническое  оснащение гуманитарных исследований. Тем самым устанавливаются связи  гуманитарных наук с естественными, которые также заинтересованы в этом. Так, например, результаты логических и лингвистических исследований используются в разработке информационных средств естествознания. Все большее значение также приобретают совместные разработки естественников и гуманитариев в сфере этических и правовых проблем науки.

В последние годы под влиянием достижений научно-технического прогресса и  такого нового общенаучного метода исследований, как системный подход, прежняя  конфронтация между естествоиспытателями и гуманитариями значительно  ослабла. Гуманитарии поняли важность и необходимость использования  в своих знаниях не только технических  и информационных средств естествознания и точных наук, но и эффективных  научных методов исследования, которые  первоначально возникли в рамках естествознания. Например, экспериментальный  метод исследования из естественных наук проникает в гуманитарные (социологию, психологию). В свою очередь, естествоиспытатели все чаще обращаются к опыту гуманитарного  познания. Таким образом, можно говорить о гуманитаризации естествознания и сциентизации гуманитарного знания, активно происходящих в наши дни  и стирающих границы между  двумя культурами.

1.3. Структура научного знания

Под термином «наука» обычно понимается особая сфера деятельности людей, главной  целью которой является выработка  и теоретическая систематизация объективных знаний обо всех сторонах и областях действительности. При  таком понимании сущности науки  она представляет собой систему, многообразные элементы которой  связаны между собой общими мировоззренческими и методологическими основаниями. Элементами системы «наука» выступают  различные естественные, общественные, гуманитарные и технические научные  дисциплины (отдельные науки). Современная наука охватывает более 15 тысяч дисциплин, число профессиональных ученых в мире превысило 5 млн. человек. Поэтому наука сегодня имеет очень сложную структуру и организацию, которую можно рассматривать в нескольких аспектах.

Структура научного знания с точки  зрения ориентации на практическое применение

По ориентации на практическое применение науки объединяются в две большие  группы: фундаментальные и прикладные.

Фундаментальные науки — это система знаний о наиболее глубоких свойствах объективной реальности, не имеющая выраженной практической направленности.

Эти науки создают теории, объясняющие  основы бытия людей; фундаментальные  знания этих теорий определяют особенности  представления человека о мире и  самом себе, т.е. являются основанием для научной картины мира. Как  правило, фундаментальные исследования проводятся в силу не внешних (социальных) потребностей, а внутренних (имманентных) стимулов. Поэтому для фундаментальных  наук характерна аксиологическая (ценностная) нейтральность. Открытия и достижения фундаментальных наук являются определяющими  в формировании естественно-научной  картины мира, изменения парадигмы  научного мышления. В фундаментальных  науках вырабатываются базовые модели познания, выявляются понятия, принципы и законы, составляющие основание  прикладных наук. К фундаментальным  наукам относятся математика, естественные науки (астрономия, физика, химия, биология, антропология и др.), социальные науки (история, экономика, социология, философия  и др.), гуманитарные науки (филология, психология, культурология и т.д.).

Прикладные науки рассматриваются как система знаний, имеющая выраженную практическую ориентацию.

Опираясь на результаты фундаментальных  исследований, они ориентируются  на решение конкретных проблем, связанных  с интересами людей. Прикладные науки  амбивалентны, т.е. в зависимости  от сферы приложения они могут  оказывать как позитивное, так  и негативное воздействие на человека, таким образом, они ценностно  ориентированы. К прикладным наукам относятся технические дисциплины, агрономия, медицина, педагогика и др.

Структура научного знания с точки  зрения предметного единства

Также наука должна быть рассмотрена  в содержательном аспекте, с точки  зрения предметного единства. Поскольку  окружающий нас мир может быть разделен на три сферы — природу, общество и человека, науки также  делятся на т р и группы: 1) естествознание (наука о природе), 2) обществознание (наука о видах и формах общественной жизни) и 3) гуманитарное знание, изучающее  человека как мыслящее существо. Каждая из них, в свою очередь, представляет сложный комплекс множества взаимодействующих  между собой самостоятельных  наук.

Так, в естествознание, предметом  которого является природа как единое целое, входят физика, химия, биология, науки о Земле, астрономия, космология и т.д., в обществознание — экономические  науки, право, социология, политические науки. Среди гуманитарных наук необходимо выделить психологию, логику, культурологию, языкознание, искусствоведение и др. Особое место в нашей схеме  занимает математика, которая вопреки  широко распространенному заблуждению  не является частью естествознания. Это  междисциплинарная наука, которая  используется как естественными, так  общественными и гуманитарными  науками. Очень часто математику называют универсальным языком науки, цементом, скрепляющим ее здание. Особое место математики определяется предметом  ее исследования. Математика — наука  о количественных отношениях действительности (все остальные науки имеют  своим предметом какую-либо качественную сторону действительности), она имеет более общий, абстрактный характер, чем все остальные науки, ей все равно, что считать.

1.4. Научная картина мира

В процессе познания окружающего мира результаты познания отражаются и закрепляются в сознании человека в виде знаний, умений, навыков, типов поведения  и общения. Совокупность результатов  познавательной деятельности человека образует определенную модель, или  картину мира. В истории человечества было создано и существовало довольно большое количество самых разнообразных  картин мира, каждая из которых отличалась своим видением мира и специфическим  его объяснением. Однако самое широкое  и полное представление о мире дает научная картина мира, которая  включает в себя важнейшие достижения науки, создающие определенное понимание  мира и места человека в нем. В  нее не входят частные знания о  различных свойствах конкретных явлений, о деталях самого познавательного  процесса. Научная картина мира не является совокупностью всех знаний человека об объективном мире, она  представляет собой целостную систему  представлений об общих свойствах, сферах, уровнях и закономерностях  реальной действительности.

По своей сути научная картина  мира — это особая форма систематизации знаний, качественное обобщение и  мировоззренческий синтез различных  научных теорий.

Будучи целостной системой представлений  об общих свойствах и закономерностях  объективного мира, научная картина  мира существует как сложная структура, включающая в себя в качестве составных  частей общенаучную картину мира и картины мира отдельных наук (физическая, биологическая, геологическая  и т.п.). Картины мира отдельных  наук, в свою очередь, включают в  себя соответствующие многочисленные концепции — определенные способы  понимания и трактовки каких-либо предметов, явлений и процессов  объективного мира, существующие в  каждой отдельной науке.

Основой современной научной картины  мира являются фундаментальные знания, полученные, прежде всего, в области  физики. Однако в последние десятилетия  прошлого века все больше утверждалось мнение, что в современной научной  картине мира лидирующее положение  занимает биология. Это выражается в усилении влияния, которое оказывает  биологическое знание на содержание научной картины мира. Идеи биологии постепенно приобретают универсальный  характер и становятся фундаментальными принципами других наук. В частности, в современной науке такой  универсальной идеей является идея развития, проникновение которой  в космологию, физику, химию, антропологию, социологию и т.д. привело к существенному  изменению взглядов человека на мир.

Понятие научной картины мира —  одно из основополагающих в естествознании. На протяжении своей истории оно  прошло несколько этапов развития и, соответственно, формирования научных  картин мира по мере доминирования  какой-либо отдельной науки или  отрасли наук, опирающейся на новую  теоретическую, методологическую и  аксиологическую систему взглядов, принятых в качестве основания для  решения научных задач. Подобная система научных взглядов и установок, разделяемая преобладающим большинством ученых, называется научной парадигмой.

Применительно к науке термин «парадигма»  в самом общем понимании означает совокупность идей, теорий, методов, концепций  и образцов решения различных  научных проблем. Можно сказать, что парадигма отвечает на несколько  важнейших вопросов: «Что изучать?», «Как изучать?», «Какими методами?». В науковедении принято рассматривать  парадигмы в двух аспектах: эпистемологическом (теоретико-познавательном) и социальном. В эпистемологическом плане парадигма  представляет собой совокупность фундаментальных  знаний, ценностей, убеждений и технических  приемов, выступающих в качестве образца научной деятельности. В  социальном отношении парадигма  определяет целостность и границы научного сообщества, разделяющего ее (парадигмы) основные положения.

На уровне парадигмы формируются  основные нормы отграничения научного знания от ненаучного. В период господства в науке какой-либо парадигмы  происходит относительно спокойное  развитие науки, но с течением времени  оно сменяется формированием  новой парадигмы, которая утверждается посредством научной революции, т.е. переходом на новую систему  научных ценностей и миропонимания. Смена парадигмы приводит к смене  стандартов научности. Философское  понятие парадигмы является продуктивным при описании базовых теоретико-методологических основ научного изучения мира и часто  используется в практике современной  науки и разработке новых концепций  в естествознании.

Вывод

Таким образом, мы понимаем, что наука является неотъемлемой частью нашей жизни. Без неё был бы невозможен прогресс. Наука есть постижение мира, в котором мы живем. Соответственно   науку принято определять как высокоорганизованную и высокоспециализированную деятельность по производству объективных знаний о мире, включающем и самого человека.

2. Третий уровень химического  знания. Учение о химическом процессе.

2.1 Под влиянием новых требований производства возникло учение о химических процессах, в котором учитывается изменение свойств вещества под влиянием температуры, давления, растворителей и других факторов. После этого химия становится наукой уже не только и не столько о веществах как законченных предметах, но и наукой о процессах и механизмах изменения вещества. Благодаря этому она обеспечила создание производства синтетических материалов, заменяющих дерево и металл в строительных работах, пищевое сырье в производстве олифы, лаков, моющих средств и смазочных материалов. Производство искусственных волокон, каучуков, этилового спирта и многих растворителей стало базироваться на нефтяном сырье, а производство азотных удобрений — на основе азота воздуха. Появилась технология нефтехимических производств с ее поточными системами, обеспечивающими непрерывные высокопроизводительные процессы.

Учение о химических процессах  базируется на идее, что способность  к взаимодействию различных химических реагентов определяется кроме всего  прочего и условиями протекания химических реакций. Эти условия  могут оказывать воздействие  на характер и результаты химических реакций.

Подавляющее большинство химических реакций находится во власти стихии. Конечно, есть реакции, которые не требуют  особых средств управления или особых условий. Таковы всем известные реакции  кислотно-основного взаимодействия (нейтрализации). Однако подавляющее  большинство реакций являются трудноконтро-лируемыми. Есть реакции, которые просто не удается  осуществить,хотя они в принципе осуществимы. Существуют реакции, которые  трудно остановить: горения и взрывы. И, наконец, встречаются реакции, которые  трудно ввести в одно желательное  русло, так как они самопроизвольно  создают десятки непредвиденных ответвлений с образованием сотен  побочных продуктов. Поэтому важнейшей  задачей для химиков становится умение управлять химическими процессами, добиваясь нужных результатов.

2.2 В самом общем виде методы управления химическими процессами можно подразделить на термодинамические и кинетические. Термодинамические методы влияют на смещение химического равновесия реакции. Кинетические методы влияют на скорость протекания химической реакции.

Выделение химической термодинамики  в самостоятельное направление  обычно связывают с появлением в 1884 г. книги голландского химика Я. Вант-Гоффа  «Очерки по химической динамике». В  ней обоснованы законы, устанавливающие  зависимость направления химической реакции от изменения температуры  и теплового эффекта реакции. Энергетика химических процессов тесно  связана с законами термодинамики. Химические реакции, протекающие с  выделением энергии, называются экзотермическими реакциями. В них энергия высвобождается одновременно с уменьшением внутренней энергии системы. Существуют также  эндотермические реакции, протекающие  с поглощением энергии. В этих реакциях идет повышение внутренней энергии системы за счет притока  тепла. Измеряя количество энергии, выделяющейся при реакции (тепловой эффект химической реакции), можно судить об изменении внутренней энергии  системы.

Тогда же французский химик А. Ле-Шателье  сформулировал свой знаменитый принцип  подвижного равновесия, вооружив химиков  методами смещения равновесия в сторону  образования целевых продуктов. Эти методы управления и получили название термодинамических методов.

Каждая химическая реакция в  принципе обратима, но на практике равновесие смещается в ту или иную сторону. Это зависит как от природы  реагентов, так и от условий протекания процесса. Существует много реакций, равновесие в которых смещено  в сторону образования конечных продуктов: к ним относятся реакция нейтрализации, реакции с удалением готовых продуктов в виде газов или осадков.