Докторская диссертация на тему: Эксперимент в современной структурной химии

Введение

На рубеже тысячелетий в каждой из главных областей естествознания - биологии, физике, химии - произошли и происходят одинаково важные, капитальные, но притом весьма различные метаморфозы. Облик биологии преобразили молекулярная генетика, исследования биологических процессов на молекулярном уровне. Физика достигла колоссальных успехов в технологическом обеспечении электроники, поражает воображение расширение диапазона исследуемых частот и энергий (благодаря синхротрону и лазерной технике). Это пока не привело к пересмотру физических основ и общей картины мироздания, но можно ожидать, что радикальные сдвиги в теоретической физике произойдут в ближайшие годы.

Существенно иной представляется ситуация, сложившаяся в химии. Здесь также несомненно бурно развиваются новые представления (например, их несут в себе супрамолекулярная химия, нанотехнологии, фемтохимия). Фантастическими следует назвать достижения биохимии. Все шире внедряются представления о химическом веществе как о микрогетерогенной среде, и это играет огромную роль в химии материалов. Несомненно огромное значение имеют успехи квантовой химии, однако и классическая механика широко используется при описании и интерпретации химических процессов. И по-прежнему незыблемой основой очень многих разделов химии остаются структурные формулы и стереохимические представления, сложившиеся в конце 19-го века.

Основная метаморфоза, которую претерпела химия в 20-м столетии, заключается в том, что из "экспериментальной науки о веществах и их превращениях" [1] она превратилась в систему представлений, методов, знаний и теоретических концепций, направленных на изучение атомно-молекулярных систем (АМС). При этом основным средством описания, интерпретации, прогноза и использования АМС стала структура. Не будет большим преувеличением назвать всю современную химию структурной. В результате химия встала перед капитальной проблемой: возникла необходимость на новом уровне согласовать классическую физикохимию (термодинамику и кинетику) с быстро прогрессирующими структурными представлениями, со стремительно увеличивающейся в объеме структурной информацией.

Задачи такого рода ставит и решает методология химии, являющаяся неотъемлемой частью системы химических наук (и в то же время - частью общей методологии естествознания )). Однако в своем современном состоянии методология химии заметно отстает от реального положения дел, не дает достаточных средств для корректного непротиворечивого изложения химических знаний.

Прежде всего, само понятие "структура" очень часто используется неточно, легковесно и даже вообще не по делу. И в научной, и в учебной литературе нередко приходится встречаться с грубыми ошибками в описаниях структуры и использовании структурных данных. В действительности структура - это сложное многоуровневое понятие, существующее в форме ряда весьма различных приближений, и нужно пользоваться им так, чтобы в каждом конкретном случае была ясна сущность и степень достоверности подразумевающейся модели.

Далее, внедрение структурных представлений преобразило многие аспекты деятельности химиков и используемые ими фундаментальные понятия. Радикально видоизменилось, например, содержание таких центральных понятий классической химии, как "химическое вещество" и "химическое соединение" [1]. Изменились смысл и форма двух первооснов, на которых зиждется химия, - эксперимента и теории (речь идет о тех экспериментах и теоретических концепциях, которые доминируют в современной химии). В частности это связано с быстрым развитием компьютерного моделирования, что привело к появлению нового типа научной гипотезы.

Задачи настоящей статьи - диктуемое временем уточнение понятия структуры и анализ вытекающих из этого следствий, меняющих облик многих разделов химической науки. Чтобы по возможности ясно представить соображения, положенные в основу статьи, мы стремились к краткости и ограничились минимальным числом конкретных примеров. По-видимому, химия (в целом) никогда не страдала от недостатка фактического материала и постоянно не успевала своевременно раскладывать этот материал по многократно менявшейся системе "полочек". Похоже, пришло время в очередной раз перетасовать химические факты в соответствии с их структурной корректностью и значимостью.

Оглавление

- 1 Введение

- Эксперимент в современной структурной химии

- Компьютерное моделирование

- Круг объектов современной структурной химии

- Что такое структура

- 6 Список использованной литературы

Список литературы

1. Зоркий П.М. Критический взгляд на основные понятия химии. Росс.хим.журнал, 1996, т.XL, №3, с.5.

2. Молекулярные структуры: Прецизионные методы исследования. Пер. с англ. Под ред. А.Доменикано, И.Харгиттаи. М.: Мир, 1997. 671 с.

3. Саркисов О.М., Уманский С.Я. Фемтохимия. Успехи химии, 2001, т.70, № 6 (в печати).

4. Борн М. Физика в жизни моего поколения. М.: 1963. С.138

5. Метод молекулярной динамики в физической химии. Сборник статей. Под редакцией Ю.К.Товбина. М.: Наука, 1996. 336 с.

6. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия. М.: Высш. шк., 2000. 479 с.

7. Зоркий П.М., Лубнина И.Е. Супрамолекулярная химия: возникновение, развитие, перспективы. Вестн. МГУ, сер. 2 химия, 1999, т.40, № 5, с.300.

8. Лисичкин Г.В., Фадеев А.Ю. Химия привитых поверхностных соединений как часть науки о поверхности. Росс. хим. журнал, 1996, т.XL, № 3, с.65.

9. Сумм Б.Д. Основные концепции коллоидной химии. Росс. хим. журнал, 1996, т.XL, № 3, с.57

10.Зоркий П.М., Зоркая О.Н. Ординарная органическая кристаллохимия. Интерпретация наиболее вероятных гомомолекулярных структур. Журн. структурной химии, 1998, т.39, № 1, с.126.

11.Р.М.Zorkii. Intermolecular interactions and arrangements оf molecules in organic crystals. Abstracts оf XVI Helsinki University Congress оn Drug Research. June 7 - 8, 2001. Helsinki, Finland.

12.Иванова Т.И., Франк-Каменецкая Т.В. Применение вероятностно-статистической модели нерегулярных смешанослойных структур к описанию реального строения химически неоднородных монокристаллов. Журн. структурной химии, 2001, т.42, № 1, с.151.

14.Tsirelson V.G., Ozerov R.Р. Electron density and bonding in crystals. Institute оf Physics Publishing, Bristol and Philadelphia, 1996.

15.Зоркий П.М., Ланшина Л.В., Кораблева Е.Ю. Понятие структуры в современной химии. I. Уровни и аспекты моделирования и описания. Журн. структурной химии, 1994, т.35, № 2, с.121.

16.Зоркий П.М. Понятие структуры в современной химии. II. Структурное многообразие конденсированных фаз. Обобщенная кристаллохимия. Журн. структурной химии, 1994, т.35, № 3, с.99.

17.Зоркий П.М., Тимофеева Т.В., Полищук А.П. Структурные исследования жидких кристаллов. Успехи химии, 1989, т.58, № 12, с.1971.