В основе всей современной химии лежат наши представления об атоме, как о мельчайшей структурной единице химических соединений. Именно на уровне атомы мы объясняем такие фундаментальные свойства каждого элемента как масса, электронное строение, возможные степени окисления и др. На самом деле мы не знаем как устроен атом. Мы рассуждаем о строении атома лишь опосредованно.
Греческие элементы – стихии
Принято считать, что к 600 г. до н.э. у греческих мыслителей появились первые представления о природе Вселенной и о структуре составляющих ее веществ.
Эти представления начинаются с Фалеса.
Наблюдая за превращениями веществ, они задавались вопросами:
- Какова же истинная природа вещества?
- Не являются ли все вещества окружающего мира вариациями одного и того же «первовещества»?
На последний вопрос Фалес отвечал утвердительно. Теперь оставалось решить, что же представляет собой это первовещество, или элемент.
Элемент — слово латинское, неизвестного происхождения. Греки не использовали его, но в дальнейшем мы будем употреблять именно этот термин.
Фалес принял, что первовеществом — элементом — должна быть вода.
Вода окружает сушу, вода всюду вокруг нас, а, самое главное, — без воды невозможна сама жизнь.
Вспомним, что Землю представляли себе в виде плоского диска, накрытого полусферой неба и плывущего по бесконечному океану воды.
Учение Фалеса о некоем первовеществе было воспринято поздними мыслителями, спорным оставался лишь вопрос, является ли таковым вода.
Древнегреческий философ Анаксимен предложил считать первоосновой Вселенной воздух.
Часть пространства между землей и небом заполнена воздухом. Анаксимен полагал, что по направлению к центру Вселенной воздух сжимается, образуя более плотные разновидности вещества — воду и землю.
Древнегреческий философ Гераклит в вопросах о первовеществе рассуждал несколько иначе.
Если Вселенной свойственно постоянно меняться, то первовещестовом должна быть субстанция, для которой непременное изменение и движение наиболее характерно.
Такой субстанцией по Гераклиту следует считать огонь — вечно меняющийся и все изменяющий при соприкосновении с ним.
Древнегреческий философ Эмпедокл тоже занимался поиском элемента, который может лежать в основе мироздания.
Ни одна из ранее высказанных гипотез не представлялась ему предпочтительной.
Почему должно быть только одно начало?
Почему не могут существовать четыре начала:
- огонь Гераклита,
- воздух Анаксимена,
- вода Фалеса и
- земля, которую ввел сам Эмпедокл?!
Представления Эмпедокла о четырех началах разделял величайший древнегреческий философ Аристотель.
Аристотель считал четыре элемента-стихии не материальными субстанциями, а лишь носителями определенных качеств — теплоты, холода, сухости и влажности.
Каждый из элементов-стихий является носителем двух свойств.
В схеме Аристотеля допускались четыре комбинации:
- огонь — горячий и сухой
- воздух — горячий и влажный
- земля — холодная и сухая
- вода — холодная и влажная
Аристотель сделал еще один важный шаг в описании элементов-стихий. Каждый элемент он охарактеризовал определенным набором свойств. Например, огню присуще подниматься, а земле — падать.
Представления Аристотеля о четырех элементах-стихиях властвовали над умами мыслителей и ученых более полутора тысячелетий, но, в конце концов, экспериментальная наука XVII века отвергла их.
Другим важным вопросом, занимавшим греческих философов, был вопрос о делимости материи.
Левкипп первым задался вопросом, можно ли каждую часть материи, обладающей определенными свойствами, какой бы малой она не была, разделить на еще более мелкие части.
Левкипп считал, что в итоге такого деления можно получить настолько малую частицу, что дальнейшее деление станет невозможным, так как дальнейшее деление приведет к исчезновению прежних свойств и появлению новых.
Атомистическое учение
Демокрит, ученик Левкиппа, развил эту мысль своего учителя. Он назвал эти мельчайшие частицы «атомос» — «неделимые», и введенный им термин унаследовала и современная химия.
Учение о том, что материя состоит из мельчайших частиц и что деление материи возможно лишь до определенного предела, получило название атомистика, или атомистическая теория.
По Демокриту: атомы каждого элемента непрерывно движутся, имеют особые размеры и форму и что именно этим объясняются различия в свойствах элементов.
Окружающие нас вещества представляют собой соединения атомов различных элементов, и, изменив природу этого соединения, можно одно вещество превратить в другое.
Для большинства древнегреческих философов (и особенно для Аристотеля) понятие о материальной частице, которую нельзя расщепить на более мелкие частицы, представлялось настолько парадоксальным, что никто из них не готов был такую теорию принять.
Теория Демокрита осталась невостребованной, о ней почти никто не вспоминал.
Тем не менее, атомистическая концепция полностью не исчезла.
Древнегреческий философ Эпикур использовал атомизм в своем учении, а эпикурейцы имели немало приверженцев в последующие века.
Одним из таких приверженцев был древнеримский поэт Тит Лукреций Кар.
Он изложил атомистические взгляды Демокрита и Эпикура в дидактической поэме «О природе вещей», достаточно известной в средние века.
В то время как философские рассуждения Демокрита и Эпикура остались лишь в отрывках и цитатах, поэма Лукреция сохранилась полностью и донесла атомистическое учение до тех дней, когда новые научные методы и техника точных измерений привели атомизм к полной победе в естествознании.