Роль Менделеева в создании общей химии

Как при открытии периодического закона, так и в дальнейшем, в ходе его развития, Менделеев столкнулся с проблемами классификации соединений: по составу, по типам химических реакций (способности к дальнейшим изменениям), агрегатному состоянию и т. п.

Безусловно, в этом состоит одна из особенностей и научного метода Менделеева, и - как следствие - пути открытия закона: благодаря обобщенным формам соединений Менделеев отвлекся от индивидуального и сумел обобщить различные по составу и свойствам соединения.

Наоборот, после открытия периодического закона, связав учение о формах соединений с понятием "место элемента в системе", Менделеев сумел ясно показать место в системе той совокупности элементов, которая наиболее ярко характеризовалась:

1. Окислительными или восстановительными свойствами простых веществ (щелочные металлы и галогены).
2. Кислотными или основными свойствами соединений (и не только кислородных, но и других).
3. Способностью образовывать определенные и неопределенные химические соединения.
4. Способностью образовывать более сложные соединения (кристаллогидраты, пероксиды).
5. Способностью образовывать цепи (С, Si, P, В, S).

Изучая вопросы классификации, он обращается к другим свойствам, которые, например, наряду с атомными объемами,

помогли бы обнаружить природу явления. Так, на основе изучения теплоемкости, позволившей уточнить данные о "частичном составе", он проводит классификацию веществ.

Менделеев внедряет в теоретическую неорганическую химию сравнительный метод ("Чтобы все обнять, нужен метод сравнительный"). Так, пользуясь этим методом, он предсказывал: "...аналогов органических соединений можно ждать скорее всего для кремния, бора и серы" (Менделеев Д. И. Периодический закон, 1960, с. 177).

Сравнительный метод анализа свойств элементов и понятия "место элемента в системе" тесно связаны между собой. И хотя это понятие Менделеев специально по существу не обсуждает, его современники и последователи ясно сознавали главную мысль. Л. А. Чугаев писал в одной из своих работ: "В этой таблице каждому элементу отвечает вполне определенное место, или клетка. Положение элемента в системе определяется всею совокупностью отношений его к остальным элементам, всеми физическими и химическими свойствами этого элемента, выделенного в свободном состоянии (простого тела), а равно и сходственных его соединений" (Чугаев Л. А. Природа и происхождение химических элементов в связи с новейшими исследованиями о распаде атома и об изотопии. НПТИ, II, 1923, с. 15).

Понятие места элемента в системе, выражаемое через совокупность свойств, было использовано Менделеевым для развития всех химических понятий. Так, идея о полимеризации окислов металлов (в отличие от их летучих хлоридов), предсказание свойств неоткрытых еще элементов и соединений, закономерности изменения форм различных соединений элемент-аналогов (переход от метакислот к ортокислотам и полным гидратам в 5, 6, 7 группах системы), даже некоторые вопросы строения неорганических соединений (отказ от цепеобразных формул солей и кислот) выдвинуты и решены с позиций этого представления.

Не имея возможности вскрыть истинные взаимосвязи между внешними (макроскопическими) и внутренними (микроскопическими) свойствами вещества, ученый XIX в. в ряде случаев был вынужден прибегать по существу к моделированию истинных взаимосвязей. Это моделирование охватывало разные уровни организации вещества, и в учении о периодичности его узловыми точками стали:

1. формы графического выражения закона, позволявшие в виде таблиц зафиксировать общие, специфические и индивидуальные свойства,
2. понятие места элемента в системе, фиксирующее особенности периодического изменения свойств элементов нескольких соседних групп и рядов,
3. понятие "состояния" атома, отражающее качественный результат внутренних количественных изменений атома в соединении.

Совершенно очевидно, что в связи с неодинаковым развитием понятий, относящихся к учению о составе, строении и свойствах и охватывающих разные уровни организации вещества, многие представления, которые выдвигали ученые XIX в., подвергались острой критике и длительным дискуссиям. Основная их причина - причастность понятий к нескольким совокупностям понятий одновременно. Но так как эти совокупности понятий были развиты не в одинаковой мере, то в ходе их последующей эволюции или под влиянием новых экспериментальных открытий возникали условия для возобновления дискуссий. Так было с историей развития понятия "валентность".

Д. И. Менделеев внимательно следил за новыми открытиями и соотносил их со сложившимся понятийным аппаратом. После открытия явления термической диссоциации Сент-Клер Девиллем он говорит на лекциях: "СаСО₃ - система, но не (не как) простые тела" (1872). Изучение изоморфизма, неопределенных соединений кремния, растворов, влияния партнеров и условий реакции на образование тех или иных форм определенных соединений - все это убеждало Менделеева в том, что в химии действуют (на разных стадиях) различного типа закономерности.

Каждый процесс Менделеев представлял себе, по крайней мере, состоящим из двух стадий: взаимодействие с "соседними однородными и соседними разнородными частями". Однако Менделеев замечал, что выбор единиц для измерения этих процессов пока затруднен и мы можем лишь суммарно судить о стадиях, изучая и измеряя явления, сопровождающие химические.

Во многих случаях при описании химических процессов Менделеев прибегал к физическим моделям, ибо считал их динамическими: "...в системах небесных сфер... вероятно, совершались и совершаться продолжают изменения, подобные тем, какие перед нами протекают при химических реакциях частиц... грядущий Ньютон найдет законы подобных изменений. В химии они хотя и своеобразны, но, конечно, представляют только вариации на общую тему гармонии, царствующей в природе" (Периодический закон, 1958, с. 554).

Таким образом, главная заслуга Менделеева состояла в том, что он сумел в эпоху формирования, становления и ломки теоретического аппарата общей химии выработать такие понятия, которые бы в максимальной степени охватывали все объекты и все явления. Он стремился при этом сохранить "диалектику вещей" в "диалектике понятий". Теперь хорошо известно, что эта задача была настолько сложной, что никто из ученых XIX в. не смог избежать больших или малых ошибок. Не избежал их и Д. И. Менделеев.

Выработанные наукой понятия по своей природе есть абстракция от действительности. Сформировав то или иное понятие в рамках определенной суммы представлений, химик затем на практике убеждался в его ограниченности или, наоборот, применимости к большему числу объектов, наконец, в наличии связи с другими системами понятий. Так, понятие молекулы, найденное при изучении состава и строения определенной совокупности веществ (газообразных и органических), связано и с учением о свойствах (молекулярный вес, молекулярный объем), но затем была вскрыта его ограниченность при изучении структуры подавляющего большинства неорганических соединений. Число подобных примеров можно было бы умножить, и неудивительно поэтому, что многие ученые не рисковали всецело посвящать себе рассмотрению понятийного аппарата химии, ее методологическим и философским вопросам химии.

Вот почему следует высоко оценить вклад Менделеева в формирование методологии химии, а также общей химии - науки о коренных свойствах элементов, общих законах химии и методологических основах изучения специфики проявления этих законов при изучении определенных классов соединений и процессов.

Основные результаты этого труда были изложены главным образом в "Основах химии" Менделеева. Все восемь прижизненных изданий, рукописные материалы и книги, переписка по проблемам, затронутым в них, отзывы современников были тщательно изучены нами при подготовке этой главы.