2_Struktura_khimicheskogo_yazyka
.docxСАРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ ХИМИИ
КАФЕДРА ХИМИИ И МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ
Штремплер Генрих Иванович, профессор кафедры
Основы культуры химического языка и терминологии
Лекция 2. Структура химического языка
1. Символика, номенклатура и терминология химического языка
Химический язык – система условных обозначений и понятий, предназначенная для краткой, ёмкой и наглядной записи в процессе передачи (хранения) химической информации или обучения химии.
Артур Корнберг, американский биохимик, удостоенный в 1959 Нобелевской премии по физиологии и медицине (совместно с С. Очоа) за открытие механизма биосинтеза в своей Нобелевской лекции сказал:
"Пользуясь языком химии, можно рационально объяснить многие явления жизни - питание и поведение, здоровье и болезнь. Химический язык не только обладает высокими эстетическими достоинствами, он связывает биологические науки с физическими. Это подлинно международный язык, не знающий диалектов, язык на все времена, язык который позволяет нам понять, откуда мы взялись, что мы такое и кем позволят нам стать законы физического мира...".
Зарождение химического языка можно отнести к 1786 году, когда появились первые научные названия химических веществ. Четыре французских химика - Луи Гитон де Морво, Антуан Лавуазье, Клод Бертолле и Антуан Фуркруа - разделили все известные в то время химические элементы на металлы и неметаллы, отнесли соединения металлов с кислородом к основаниям, а соединения неметаллов с кислородом - к кислотам. Вещества, получающиеся при взаимодействии кислот и оснований, были названы солями.
В начале 19 века шведский химик Йенс Якоб Берцелиус ввел в употребление латинские символы для обозначения химических элементов и первые химические формулы соединений. Он же предложил обозначать число атомов химических элементов в соединениях цифрой справа вверху у символа элемента в виде степени. Такой способ изображения формул сохранялся почти сто лет, хотя уже в 1834 году немецкий химик Юстус Либих рекомендовал перенести индекс, указывающий число атомов каждого элемента в молекулах, вниз, как мы это делаем сейчас - например, в формуле дисульфата калия K2S2O7. Однако авторитет Берцелиуса был настолько велик, что другие химики долго не соглашались с предложением Либиха. Даже известный русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев, известный независимостью своих взглядов, в учебнике "Основы химии", увидевшем свет в 1903 году, записал формулу дисульфата калия так: K2S2O7 (как, впрочем, и формулы других химических соединений).
В 1834 году немецкий химик Иоганн Дёберейнер впервые составил уравнение реакции с использованием символов химических элементов, как это делается до сих пор.
Создание языка химии - удивительный пример сочетания очень высокой мобильности и прогресса с устойчивостью и преемственностью (консерватизмом). Современный химический язык позволяет очень коротко и однозначно записывать огромный объем информации и обмениваться ею между химиками всего мира. Созданы машиночитаемые версии этого языка. Многообразие объектов изучения химии и сложность языка делают информационную систему химии наиболее крупной и изощренной во всей науке. Ее основу составляют химические журналы, а также монографии, учебники, справочники. Благодаря рано возникшей в химии традиции международной координации, более века назад сложились нормы описания химических веществ и химических реакций и положено начало системы периодически пополняющихся указателей (напр., указатель органических соединений Бейльштейна; многочисленные Химические справочники и энциклопедии).
Огромные масштабы химической литературы уже 100 лет назад побудили искать способы ее "сжатия". Возникли реферативные журналы (РЖ); после 2-й мировой войны в мире издавалось два максимально полных РЖ: "Chemical Abstracts" и "РЖ Химия". На базе РЖ развиваются автоматизированные информационно-поисковые системы.
Предметом химии являются химические элементы, вещества, химические реакции. Объем химических знаний сегодня огромен, и этот объем растет с каждым днем с большой скоростью. Соответственно этому многообразен, сложен и динамичен язык химии. Его словарь включает названия элементов, соединений, элементарных частиц и материалов, а также понятия, отражающие структуру веществ и их взаимодействие. Язык химии имеет развитую морфологию - систему префиксов, суффиксов и окончаний, позволяющих выразить качественное многообразие химического мира с большой гибкостью.
Особое значение в химии имеет химическая символика (химические знаки, формулы, уравнения реакций), которые позволяют заменить текст очень компактным выражением или зрительным образом (напр., пространственные модели). Создание научного языка химии и способа записи информации (прежде всего на бумаге) - один из великих интеллектуальных подвигов науки. Международное сообщество химиков сумело наладить конструктивную всемирную работу в столь противоречивом деле, как выработка терминологии, классификации и номенклатуры. Было найдено равновесие между обыденным языком, историческими (тривиальными) названиями химических соединений и их строгими формульными обозначениями.
Химический язык включает три важных раздела: символику, терминологию и номенклатуру, с помощью которых оформляется, хранится и передается любая информация химического содержания. Кроме того, без этих компонентов химического языка невозможно обучение химии, на каком бы уровне оно не проводилось.
Символика – это система условных знаков науки, условно обозначающие объекты, явления, закономерности химии. Символика – это наиболее специфическая часть языка химии, это система условных знаков науки, которые обобщенно, условно обозначают объекты, явления, закономерности химии, раскрывают их существенные признаки, связи, отношения, дают им качественную и количественную характеристику.
Химическую символику можно разделить на следующие пять групп обозначений (символов, знаков), используемых в научно-техническом языке современной химии:
1. Обозначения (символы) химических элементов, некоторых их изотопов и элементарных частиц. Например:
2. Символы (знаки), характеризующие состав и состояние химических объектов (число атомов, степень окисления, заряд, изотопный состав и т.п.). Например:
3. Символы (знаки) различных видов химической связи. Например:
4. Символы (знаки), характеризующие особенности химического строения атомов, ионов, веществ. Например:
5. Символы (знаки), используемые в написании химических уравнений и схем реакций. Например:
Благодаря символике химический язык приобрел ряд достоинств: краткость, однозначность, точность. Он стал активным средством познания химии, описания его результатов, выражения наиболее важных и характерных признаков и объективных связей в химии.
Появление языка химических знаков, формул и уравнений вызвано внедрением в химию атомистики, которая с помощью химического языка позволяет регистрировать и закреплять результаты познания состава, структуры и химических превращений веществ.
Терминология – это совокупность терминов, употребляемых в какой- либо области науки. В химии она имеет очень большое значение и знакомство с ней осуществляется в школе уже на уроках природоведения или окружающего мира. Например, термины: отстаивание, декантация, фильтрование, фильтрат, центрифугирование, выпаривание, дистилляция, окисление, концентрация, реакция и т.д.
Терминологию и символику дополняет химическая номенклатура. Химическая номенклатура – это система положений и правил, в соответствии с которыми определяется порядок составления химических формул и соответствующих химических названий неорганических и органических веществ. В международном масштабе химическую номенклатуру разрабатывает специальная комиссия ИЮПАК (аббревиатура, соответствующая английскому названию Международного Союза Теоретической и Прикладной Химии – International Union of Pure and Applied Chemistry). Основная задача этой организации координация исследований в области химии, определение правил номенклатуры химических соединений, согласование химической терминологии. Наряду с этим во всех странах для многих веществ широко применяются тривиальные (исторические) названия, которые не отражают ни состав, ни строение данного соединения, напр., аммиак, угарный газ, вода и др.
Изучая химию, нужно увидеть значение номенклатуры, знать виды номенклатурных систем, раскрыть роль номинальных названий в познании химии, соотношения между номенклатурной терминологией и символикой. Химик должен:
- уметь читать, произносить, истолковывать названия ионов, веществ неорганического и органического происхождения;
- извлекать из названий информацию о классе соединений, о конкретных веществах, их качественном составе и характере, составлять названия веществ по международной номенклатуре;
- соотносить международные, русские и тривиальные названия, составлять рациональные и систематические названия изомеров по формулам органических соединений и наоборот;
- использовать номенклатуру при описании и объяснении веществ.
Химическая номенклатура, как и химический язык в целом, являются средством хранения, передачи и усвоения химических знаний. С их помощью регистрируются и закрепляются химические знания о качественном и количественном составе веществ, строении молекул и т.д. Химические знаки, формулы и уравнения используются при наблюдении химических реакций, их анализе и объяснении.
Химический язык и номенклатура являются средством и методом применения добытых знаний на практике; решения количественных, экспериментальных и других задач. В процессе обучения химический язык и номенклатура выступают как средство, с помощью которого ученики осмысливают химические процессы, предвидят новые химические факты, планируют практические действия и выполняют их. Пользуясь химическими знаниями и химическим языком, ученые могут находить методы получения новых веществ, предвидеть химические факты и планировать практические действия.
Менделеев писал, говоря о химическом языке, что «химические формулы говорят химику целую историю вещества», что химические знаки, формулы, уравнения – это «международный язык, придающий химии, кроме точности понимания, простоту и ясность, основанные на исследовании законов природы».
Мои вопросы по содержанию темы: