Из истории химии

Во второй половине XX века появились три новых науки: генетика, кибернетика и теория классификации. Хорошо известно, как были приняты в СССР первые две. Появление же третьей - просто не заметили. Исключением, может быть, было только то, что при сдаче очередной статьи в редакцию журнала, авторам пришлось писать кроме названия статьи еще и № по УДК (Универсальная десятичная классификация). Практически никто из авторов в существо УДК не вникал. Номер ставился по аналогии с предыдущими статьями, своими или чужими, уже напечатанными на близкую тему. Появление этой науки оставалось незамеченным, вероятно, из-за того, что людям приходилось всегда что-то в своей жизни классифицировать, чуть ли не с каменного века (например, явления природы или повседневные объекты), поэтому этот процесс воспринимался как интуитивный. Между тем теория классификации продолжала развиваться, и в частности, появился новый раздел математики «Теория множеств».

В развитых странах стали появляться национальные общества по классификации, стали проводиться соответствующие совещания: национальные и международные. Начали издаваться два международных журнала: International Classification (выходит с 1974 г. Сейчас называется Knowledge Organization) и Journal of Classification, выходящий с 1984 г. После внедрения классификации УДК в практику повседневной жизни научных работников, особенно остро возник вопрос о проблеме естественности классификации. Ни у кого не возникало сомнений, что УДК - чисто искусственная классификация. Каковы же должны быть критерии степени естественности или искусственности классификаций?

Дискуссии, возникшей на обсуждении зтой проблемы за круглым столом на Первой всесоюзной школе-семинаре по теории классификации (Борок, 1979), была посвящена специальная статья В.Ю. Забродина «О критериях естественности классификации. Она опубликованна в журнале «Научно-техническая информация». Серия 2, № 8, стр. 22-24. На этой дискуссии мною высказана мысль, что естественная классификация (ЕК) одновременно является и законом природы (например. Периодическая система химических элементов или симметрия кристаллов). Искусственные классификации (ИК) могут в какой-то степени приближаться к естественным (например, биологические классификации), т.е. быть промежуточными (ПК) или же быть чисто искусственными (например, алфавитные списки). У последних единственной целью является поисковая система. Против такой трактовки практически никто не возражал.

Вторая идея, высказанная мною там же, заключается в том, что для создания классификации химических соединений (и в частности минералов) надо использовать периодический закон (систему) химических элементов (ПСХЭ). Каждая классификация должна строиться на существенных свойствах (признаках). Это принимается всеми. Но идея выбирать в качестве (свойств) признаков классификации какие-либо подходящие законы природы, т.к. они будут давать заведомо существенные признаки, общего признания не нашла. Может быть, это произошло из-за того, что конкретная классификация минералов мало кого интересовала нз участников этого собрания. Между тем, хорошо известно, как иногда бывает трудно из двух возможных признаков выбрать более существенный. (Например, для класса млекопитающих считать факт питания детенышей более существенным, чем наличие в скелете животных этого класса семи шейных позвонков). Как известно, более чем через 100 лет после К.Линнея был найден вид млекопитающих с 9-ю шейными позвонками, и он до сих пор остается единственным. На многих классификациях можно проследить, как со временем менее существенные признаки заменялись более существенными. См. китайскую классификацию животных V в. до Р.Х. В первоначальном виде в ней не было использовано ни одного существенного признака.

Основным достижением классификации минералов являются работы Я. Берцелиуса [19] (1814-1824), в результате которых всем минералам были приписаны определенные химические формулы. Химический состав явился тем существенным признаком, который был положен в основу новой систематики минералов. Его идея, что минералы являются природными химическими соединениями, постепенно получила всеобщее признание. В качестве примера можно привести широко известный учебник минералогии Дана, в первом издании которого (1837 г.) нет ни одной химической формулы минералов, а вй втором - (1844 г.) формулы минералов уже указаны. Развивая электрохимическую теорию и атомное строение химических соединений, Берцелиус писал «...Два тела, обладающие сродством друг к другу и вступающие во взаимный контакт, находятся в противоположных электрических состояниях», т.е. другими словами он поделил все химические вещества (и в частности минералы) на две части: положительную и отрицательную, т.е. на катионы и анионы. Эту идею позже более четко сформулировал Жерар (1848) «... мы будем называть солями или двойными телами все химические соединения, состоящие из двух частей, одна из которых - металлическая, другая - неметаллическая...». Второе предложение Берцелиуса о классификации минералов по электроотрицательным элементам (т.е. по неметаллам) минералогами не было принято. Он слишком опередил свое время. Еще не был открыт периодический закон (система) химических элементов ПСХЭ (Д.И. Менделеев, 1869 г.).

Обычно считается, что подавляющее количество неорганических химических соединений состоит из металлов и неметаллов. Эти термины используются для крайних (предельных) значений, а для промежуточных понятий в литературе используется целая серия терминов: неметаллы, полуметаллы, хрупкие металлы, квазиметаллы, полупроводники, металлоиды, метаоксиды, изоляторы и т.д. Границы между этими понятиями, как правило, не оговариваются, простые вещества или соединения, относящиеся к этим понятиям, не перечисляются, поэтому в этом вопросе существует полный хаос.

В XX веке в связи с развитием теории химической связи, началом которой можно считать работы Косселя и Льюиса (1916 г.), появился термин «тип химической связи». В 1926 г. была разработана квантово-механическая теория атома, которая привела к созданию квантовой теории валентности. Постепенно было выяснено, что основных типов химической связи четыре: ионная, ковалентная, металлическая и вандервальсовская. Все эти типы подробно исследовались на атомных структурах кристаллов. Одновременно были изучены и промежуточные случаи, в особенности между нонной и кова-лентной связями. Появились такие понятия как «электроотрицательность» (т.е. способность одних атомов химических элементов присоединять электроны от других), которую можно было определять количественно. Эти работы связаны, в частности, с именами Л. Полинга, Е. Музера (1964) и В.Б. Пирсона (1965) и многих других авторов. См. например Э. Партэ и С.С. Бацанов. Развитие этого нового направления привело, в частности, к тому, что упомянутые выше многочисленные термины для «неметаллов» почти перестали фигурировать в научной литературе. Однако чтобы осуществить идею Берцелиуса о создании классификации минералов по неметаллам, необходимо все химические элементы четко разделить на металлы и неметаллы. Мы предлагаем для этого использовать ПСХЭ.