Reklama:
Odczynniki chemiczne
Chemia to czy Fizyka?
Wstęp
Pamiętam, jeszcze ze szkoły podstawowej, że zawsze miałem
problemy z rozróżnieniem "procesów fizycznych" od
"procesów chemicznych". Dopiero teraz mając w tym
względzie pewne doświadczenie mogę postawić śmiałą tezę,
iż żadnej różnicy nie ma!
Część pierwsza: "Who is
Who?"
Zastanówmy się najpierw czym jest chemia a czym jest fizyka. Otóż,
może to jest zbyt obrazoburcze, ale to trzeba powiedzieć wprost
- chemia (w swej czystej postaci) jest raczej rzemiosłem niż
nauką - zajmuje się przemianami jednych substancji w drugie i
tyle.
Czymże natomiast jest fizyka? To nauka opisująca za pomocą
aparatu matematycznego i/lub eksperymentów rzeczywistość nas
otaczającą (m.in. fizyka klasyczna) i wszelkie zachodzące
procesy zarówno w skali makro (astrofizyka) jak i mikro (fizyka
kwantowa). Czyż zatem tak postawiona definicja nie narzuca
niejako "podległości" chemii wobec fizyki? Oczywiście
odpowiedź jest twierdząca, gdyż przedmiot zainteresowania
chemii jest również objęty "okiem" fizyka.
Rozpatrzmy to na przykładzie.
Różnice między chemią a fizyką są podobne jak różnice między
biochemią a biologią. Biolog wie jak zachowują się zwierzęta
i rośliny - nie wie jednak dokładnie jakie mechanizmy
molekularne tym zachowaniem rządzą - natomiast biochemik próbuje
od drugiej strony dojść do tych prawd wychodząc z poziomu
molekularnego. W tym porównaniu powiemy oczywiście, że
biochemia to nauka, a biologia to rzemiosło.
O ile wydaje mi się, że nieuniknione połączenie się
biochemii i biologii w jedną naukę (BIOCHEMIĘ) zajmie jeszcze
uczonym trochę czasu, o tyle brakujące ogniwo między chemią a
fizyką wydaje się być już znalezione. Już powstają projekty
"syntezy fizycznej" gdzie za pomocą sterowanych narzędzi
będziemy mogli dowolnie tworzyć nowe molekuły. Do tej pory
chemicy-rzemieślnicy wykorzystywali istniejące siły i skłonności
atomów i cząsteczek do reagowania, dobierano czas, temperaturę,
ciśnienie, rozpuszczalniki i środowisko reakcji oraz
katalizatory tak by zoptymalizować powstawanie konkretnego
produktu.
Oczywiście aby zachować status nauki, kolejne pokolenia chemików
musiały przyswoić sobie wiedzę fizyczną, aby bardziej rozumieć
jaki mogą mieć wpływ zmieniające się warunki na przebieg
reakcji.
Powstały też "nowe" gałęzie nauki: chemia fizyczna
i fizyka chemiczna. Jednak jako purysta naukowy, który odrzuca
m.in. popularne rozumiane słowo ekologia(*) , muszę odrzucić
istnienie takich nauk, gdyż tak naprawdę obie te dziedziny to
po prostu fizyka sic! Jeżeli fizyk zajmuje się badaniem sprężystości
gumy to nie tworzy fizyki gumowej czy tym podobnych terminów.
Fizyk, który zajmuje się cząsteczkami i ich oddziaływaniem ze
sobą (reakcjami) nie musi się nazywać fizykiem chemicznym, gdyż
to jest nadal fizyka, a nie jak sugeruje nazwa jakaś hybryda
metod fizycznych i chemicznych - proszę pamiętać, iż chemia
to nauka/rzemiosło zajmująca się praktycznymi przemianami
jednych substancji w drugie, wobec tego chemik fizyczny zajmowałby
się takimi przemianami za pomocą metod fizycznych (co właściwie
czyni "zwykły" chemik).
Tak samo można by było wykreślić ze słowników chemię
kwantową, która niepotrzebnie dubluje fizykę kwantową.
Takie namnożenie hybrydowych terminów (często sprzecznych ze
znaczeniem składowych słów) sprawia, że nauka staje się
bardziej hermetyczna, niedostępna dla społeczeństwa. Wydaje się
oczywiste, że bardziej pożyteczne od tworzenia nowych terminów
jest odkrywanie tego, czego jeszcze nie wiemy, czyli uprawianie
nauki bez względu na jej nazwę.
Część druga: Zjednoczenie
Jeżeli mimo wszystko potraktujemy fizykę i chemię jako
oddzielne nauki, nie mające ze sobą nic wspólnego to napotkamy
postawiony we wstępie dylemat: co jest przemianą fizyczną a co
chemiczną? Przypomnijmy sobie zatem prostą regułę: wszystkie
przemiany, które nie zmieniają substancji w inną to przemiany
fizyczne, a te podczas których substancja zamienia się w inną
to przemiany chemiczne. Dlatego wrzenie, topienie, sublimacja i
inne przejścia fazowe to przemiany fizyczne. A inne
"reakcje", gdzie substancja(e) zmieniają się w nowe
indywiduum to przemiany chemiczne.
I właśnie z takim podziałem zgodzić się nie mogę; otóż
chciałbym w tym miejscu rozwinąć swą tezę i stwierdzić, że
wszystkie przemiany fizyczne są zgodnie z definicją przemianami
chemicznymi.
Wyjdźmy od początku - na czym polega proces topienia? Jestem
zdania, że powinniśmy traktować kryształ jako swego rodzaju
polimer, oczywiście inny niż tradycyjny "polimer", który
stanowi mniej lub bardziej chaotyczne zbiorowisko długich łańcuchów
cząsteczek.
Kryształ jako polimer doskonały składa się z regularnie
powtarzalnych cząsteczek (atomów), które są powiązane wiązaniami
jonowymi (kryształy jonowe np. NaCl) lub wiązaniami słabszymi
(kryształy molekularne). Ale to, że zwykle przy omawianiu
kryształów podajemy wzór strukturalny "monomeru" nie
zwalnia nas z obowiązku wiedzy o tym, że monomery są połączone
wiązaniami chemicznymi, a to że nie malujemy na obrazkach
upakowania kryształu formalnych wiązań-kreseczek to tylko
umowa, narzucająca restrykcje długości dla wiązania, które
ma być zaznaczone kreseczką. Skoro kryształ to polimer to czymże
wobec tego jest proces topienia kryształu - jest to
najzwyczajniejsza depolimeryzacja! A więc nic innego jak zamiana
jednej substancji (polimer) w drugą (monomer). Nikt nie
zaprzeczy, że taki monomer ma inne właściwości niż polimer
(kryształ).
Trudniej oczywiście znaleźć podobną analogię dla procesu
wrzenia, ale to zadanie pozostawiam Szanownym Czytelnikom.
Zakończenie
Podsumowując, chciałbym powiedzieć, iż zdaje sobie sprawę,
że ten artykuł nie zmusi wielkich instytucji do zmiany nazw
istniejących wydziałów, instytutów, katedr itp. Nikt nie
wycofa z druku książek "Chemia fizyczna" lub
"Chemia kwantowa", gdyż nazwy te (NIESTETY) nie
funkcjonują dla nas naukowców, lecz dla pewnych pozorów, dla
reklamy, dla korzystniejszego (dla używających tych nazw)
rozdziału pieniędzy na badania. Najlepszym rozwiązaniem byłoby
określenie przez odpowiednie gremium Polskiej bądź
Europejskiej Akademii Nauk norm w sprawie dziedzin nauki i ich
nazw. Proszę pamiętać, że nazwy te powstały dawno temu,
kiedy ludzie jeszcze nie znali tak dobrze świata jak my teraz. W
końcu wszystko wywodzi się od jednej nauki - Filozofii (z
greckiego: kochać naukę).
Zaproszenie do dyskusji
Zapraszam do merytorycznej dyskusji na tematy poruszone w powyższym artykule. Dyskusję taką można prowadzić na Forum Naukowym SCI.PL.
(*) W tym miejscu apel do wszystkich uczelni i
szkół wyższych, by nie wprowadzały takich terminów i
specjalności jak "technologia proekologiczna" - czyżby
ta technologia sprzyjała poznawaniu zależności w przyrodzie?
Lepiej zastosować termin "technologia prośrodowiskowa".
m g r i n ż . T o m a s z H o l b a n d (IP)
artykuł ma charakter powszechny i wolno go kopiować bez żadnych
opłat - autor prosi tylko o poinformowanie, gdzie zostanie
wydrukowany (najlepiej przesłać też kopię danego czasopisma)