ChemNet
 
Химический факультет МГУ

I. Введение

Химия как фундаментальная наука окончательно сформировалась лишь в начале двадцатого века, когда три главных постулата квантовой механики
- уравнение Шредингера как квантовый наследник уравнений классической механики (уравнений Гамильтона-Якоби);
- принцип Паули, организующий электроны по спиновым состояниям и энергетическим уровням;
- волновая функция - носитель информации о плотности распределения заряда и спина составили надежный и прочный физический фундамент химии. Именно они наполнили физическим содержанием Периодическую систему элементов Д.И. Менделеева - величайшее открытие прошлого века, значение которого вышло далеко за рамки химии. С позиций этих трех постулатов химическую реакцию следует рассматривать как физический процесс перестройки электронных оболочек и перегруппировки ядер.

Понимание и осознание значимости этих трех принципов для химии делает химическую науку ясной и предсказуемой в главном; из них рождается все ее богатство, многообразие, стройная, изящная логика и красота.

Двадцатое столетие сделало химию точной наукой: установлено множество количественных закономерностей, точных законов (включая "электронную периодичность" закона Менделеева), достигнут высочайший метрологический уровень определения атомно-молекулярных, термодинамических и кинетических констант, характеризующих вещество и химический процесс.

За этот век химия превратилась в разветвленную науку. Сегодня многие ее области существуют как самостоятельные: неорганическая, органическая, физическая химия, радиохимия, биохимия, аналитическая химия, геохимия и т. д. Каждая из них имеет собственный предмет и собственную область исследования, свои проблемы и свои экспериментальные методы. Но к восьмидесятым годам на смену профессиональному "дроблению" химии пришло осознание необходимости совместного решения общих фундаментальных проблем химической науки.

Первая попытка определить эти главные, "интеграционные" направления в химии была предпринята в статье B.A. Легасова и А.Л. Бучаченко.1 В этой статье дана классификация химии на новом уровне. Это структурирование химии не по названиям разных "химий", число которых уже далеко превзошло четыре десятка; это структурирование химии по задачам и целям, по ее внутренней логике, которая не разделяет химию на "химические губернии", а организует как единую науку и объединяет химиков в единое сообщество.

Сегодня, на исходе двадцатого века, предложенная в работе1 структура мало изменилась, и иерархия общих проблем химии может быть представлена в следующем виде:
- искусство химического синтеза;
- химическая структура и функция;
- управление химическими процессами;
- химическое материаловедение;
- химическая технология;
- химическая энергетика;
- химическая аналитика и диагностика;
- химия жизни.

Это главные стратегические магистрали современной химии, по которым она развивается. Они отражают ее движение и ее прогресс.

Химический синтез - ключевое направление химии, источник всех ее сокровищ. Это направление делает ее самой созидательной наукой. Химия поставляет материалы для всех отраслей науки и производства, и в этом смысле можно сказать, что она стоит в центре естественных наук. Особую интригу вносит то обстоятельство, что наряду с научными принципами химического синтеза здесь остается простор для игры ума и интуиции. Это сближает химический синтез с искусством.

Атомно-молекулярная архитектура и электронное строение вновь синтезированных соединений бесконечно разнообразны, настолько же разнообразны их физические и химические свойства и, следовательно, их функции. Установление связи между структурой вещества и его функциональным поведением составляет предмет второго направления.

Управление химическими процессами, их молекулярными механизмами, использование химических факторов (комплексообразования, сольватации, молекулярной организации, катализа) и физических воздействий (от света до механики) для регулирования химических процессов - таково содержание третьего направления.

Вещество - не материал, а лишь его предшественник. Надо научить вещество работать как материал, определить его характеристики и границы применимости - это задача химического материаловедения.

Задача химической технологии - обеспечить технологический дизайн процесса, его оптимизацию и масштабирование, низкие энергозатраты, высокую безопасность и экологическую чистоту.

Разработка высокоэффективных способов преобразования химической энергии в другие виды энергии, накапливание энергии в энергоемких веществах и материалах (включая лазеры с химической и солнечной накачкой), преобразование солнечной энергии, химические источники тока, сопряжение энергопроизводящих и энергозатратных процессов - все это составляет предмет химической энергетики.

Прогресс химического материаловедения и химической технологии невозможен без надежной химической аналитики и диагностики. Это - бурно развивающееся направление (включающее химическую сенсорику и химию запаха) с огромными техническими "выходами" во все области - от систем техногенного контроля до медицины и экологии.

Нет нужды доказывать, что все эти направления связаны не только логикой. Их внутренне объединяет сама методология химического исследования: в хорошей научной статье можно найти элементы нескольких направлений. И это великолепное сочетание дифференциации и интеграции - результативный и созидательный стиль современной химии.

Наконец, химия живого - это гигантская химическая галактика, которую еще предстоит осваивать. На нее работают биохимия и химия природных веществ, фитохимия, наука о ферментах, медицинская и фармацевтическая химия, генная инженерия, биотехнология и многие другие. Это направление с ярко выраженными ожиданиями, гигантским потенциалом, бесспорными перспективами и огромным будущим; его контуры и масштабы уже сегодня просматриваются в трансгенной технологии.


Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору