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)