50. Какие науки составляют фундаментальные основы современной химии?

На определенном этапе эволюции Вселенной в ней реали­зуются условия, допускающие формирование атомов веще­ства. Определенный набор атомов способен образовать новую систему — молекулу. Организация материи на атомно-молеку­лярном уровне приводит к появлению новых свойств материи — к возможности существования множества веществ с громадным разнообразием свойств.

Наукой, исследующей закономерности, проявляющиеся на атомно-молекулярном уровне организации материи, явля­ется химия. Задача химии состоит в изучении строения моле­кул и процессов изменения этого строения в результате их взаимодействия.

Фундаментальными основами химии стали квантовая меха­ника, атомная физика, термодинамика, статистическая физи­ка, а также физическая кинетика. На основе физики постро­ена теоретическая химия. Из этого не следует, что химия не существует как самостоятельная наука: химия «выводится» из физики, но не сводится к ней.

На химическом уровне мы имеем дело с очень большим числом частиц, участвующих в квантово-механических про­цессах обмена электронами (химических реакциях). Это обусловливает макроскопичность проявления законов квантовой физики в химических процессах. Базовое понятие химии валентность — это макроскопическое, химическое отображе­ние квантово-механических взаимодействий.

Эмпирическая химическая формула соединения показыва­ет, какие элементы и в каком соотношении входят в состав химического соединения. Эмпирическая формула устанавливается опытным путем. На основе эмпирической формулы некоторого вещества может быть найдена его молекулярная формула. В химии выработаны правила определения молеку­лярной формулы. Молекулярные формулы позволяют отобра­зить химические превращения. Для этого используются хи­мические уравнения, которые являются эффективным и про­стым способом описания химических процессов. Методика составления уравнений химических реакций с учетом характера конкретных веществ и взаимодействий хорошо разработана со­временной химией.

Результаты химического взаимодействия могут быть вычис­лены с помощью методов физики. Однако даже в простых слу­чаях эти расчеты были бы чрезвычайно сложны. На основе методов, выработанных в химии, используя для описания ве­щества и его превращения язык химических формул и уравне­ний, химик решает эти проблемы намного проще и быстрее.

Благодаря тому, что химии удалось выработать свой соб­ственный язык, свое феноменологическое описание свойств веществ и химических превращений, химия стала великой наукой задолго до того, как квантовая механика вскрыла сущ­ность химических явлений.

Язык химии разнообразен; он содержит возможности ото­бражения особенностей химических реакций и различных свойств веществ. Например, структурные формулы показывают последовательность и пространственный порядок соеди­нения атомов в молекулах.

Таким образом, атомно-молекулярный уровень организации ^материи, чрезвычайно сложно описываемый на фундаменталь­ном уровне, на уровне квантовой механики, потребовал выработ­ки своего химического языка. Сегодня физика, составляющая ядро теоретической химии, служит базой дальнейшего разви­тия этой науки. Развитие современной химии, ее основные кон­цепции оказались тесно связанными не только с физикой, но и с другими естественными науками, особенно с биологией.