Rozwój poglądów na temat buodwy materii [ budowa materii ]

ROZWÓJ POGLĄDÓW NA TEMAT BUDOWY MATERII

Jesteśmy otoczeni przez materię. Widzimy dookoła siebie przedmioty twarde lub miękkie, elastyczne lub sztywne, mocne lub delikatne, o różnych kolorach i zapachach, różne w dotyku. Są to liczne postacie materii. Właściwie już od starożytności człowiek szukał prostego wyjaśnienia tej różnorodności, np. wyobrażając sobie, że składniki materii są nieliczne i dopiero ich kombinacje tworzą rozmaite substancje.
Od najdawniejszych czasów człowiek zadawał sobie pytanie, czym jest materia, jaka posiada budowę i co stanowi jej istotny skład. Problem ten już w zaraniu cywilizacji stal się przedmiotem różnorakich spekulacji filozoficznych.

Greccy filozofowie przyrody pierwsi stworzyli podstawy do teoretycznego ujęcia faktów. Oni tez pierwsi wysunęli koncepcje tzw. pramaterii, czyli pierwiastka, elementu, żywiołu--z którego powstał istniejący świat.
W starożytnej Grecji powstały pierwsze, nie poparte doświadczeniami, koncepcje istoty i budowy materii.
TALES Z MILETU
Tales z Miletu (ok. 620 - ok. 540 p.n.e.), filozof, matematyk i astronom grecki. Uważany jest za pierwszego filozofa. Filozofia Talesa zrywała z mitologiczną teorią powstania świata—nastąpiło przejście od mythos (mitów) do logos (rozum). Założyciel jońskiej szkoły przyrody. Jońscy filozofowie przyrody zwani byli hilozoistami (od greckiego hyle - "materia" i zoon - "życie"), ponieważ głosili, że materia świata jest ożywiona.
Uznając wodę za początek wszystkiego, zapoczątkował filozoficzne poszukiwania pierwszej zasady, z której powstała natura (phisis). Tales jest uważany za jednego z "siedmiu mędrców greckich".
Podstawowym pytaniem Talesa—jak i innych jońskich filozofów przyrody—było pytanie o "arche"—>czyli początek, podstawę, osnowę i strukturę świata.
Mawiał: "wszystko jest z wody, z wody powstało i z wody się składa"
Zaczął mówić o wodzie jako o realnym bycie, a nie o bóstwach wody. Początkujących fizyków żyjących w tamtych czasach interesowało tzw. arche rozumiane nie tylko jako początek rzeczy, lecz także jako ich zasada czyli podstawowy składnik (łac. principium). Dla Talesa arche to woda. Dzisiejsi uczeni zastanawiają się dlaczego właśnie ta substancja...Tales wyciągnął ten wniosek zapewne z obserwacji 3 stanów skupienia wody, kiełkowania roślin i parowania wody podczas podgrzewania na ogniu wielu różnych rzeczy.


Anaksymenes z Miletu (585-525 p.n.e.), filozof grecki. Przedstawiciel tzw. jońskiej filozofii przyrody. Był kontynuatorem myśli Anaksymandera z Miletu. Podobnie jak on napisał dzieło "O przyrodzie", w którym wyjaśnił, ze podstawa wszystkich rzeczy, jest tak naprawdę powietrze.
Uważał, że prazasadę rzeczywistości (arch) stanowi powietrze lub tchnienie (tak jak dusza-oddech jest podstawowym elementem integrującym w przypadku człowieka). Kiedy jest ono bardzo rzadkie, staje się tym, co nazywamy ogniem. W swym normalnym stanie jest tym powietrzem, którym oddychamy. Gdy robi się gęstsze, staje się najpierw wodą, a potem ziemią. Stąd rozmaite właściwości, jakie widzimy wokół siebie—jest to kwestia stopnia zagęszczenia powietrza.


Leukippos, Leucyp (V w. p.n.e.), filozof grecki, o którego życiu i dziełach brak pewnych wiadomości. Jemu przypisuje się stworzenie pierwszego atomistycznego systemu filozofii przyrody i uważa się, że Demokryt z Abdery oparł się na jego dorobku.
Zdaniem powołujących się na Leukipposa filozofów greckich pozostawił on po sobie dzieło, z którego zachowały się fragmenty, „O wielkim porządku świata”, nawiązujące do pitagoreizmu (kierunek filozoficzny i teoretyczno-naukowy) i do wczesnych jońskich filozofów przyrody.
Leukippos urodził się przypuszczalnie w Milecie ok.480 r. p.n.e. Osiadł w południowej Tracji w jońskiej kolonii Abderze, gdzie założył szkole filozoficzna. Był nauczycielem Demokryta.

DEMOKRYT EPIKUR
Demokryt pochodził z Abdery i tam umarł w późnej starości (ok.460 - ok.370 p.n.e.).
Leukippos wraz z Demokrytem stworzyli najpełniej rozbudowany system materialistyczny starożytności. Podstawą tego systemu była nauka o atomach. Według Leukipposa w kosmosie istnieje tylko pełnia i próżnia, pierwsza nazywana bytem, druga niebytem. Pierwszy, pierwotny byt, tzw. principium stanowią atomy (słowo greckie "atomos" znaczy "niepodzielny").
Dowodził on, że każdą rzecz daje się rozdzielić na poszczególne części, ale kresem tego podziału jest cząstka, działka najmniejsza, już niepodzielna - atom. Każde ciało składa się z atomów i próżni, ale w żadnym atomie nie ma już próżni i na nim wszelki podział się kończy.
Naukę Leukipposa szeroko rozbudował Demokryt. Głosił on:
"Prócz atomów i próżni wszystko pozostałe jest tylko myślą, a nie istnieniem. Atomy, nieskończone w liczbie i formie, swym ruchem - zderzeniami i powstałymi z tego obrotami tworzą świat widomy. Różnorodność przedmiotów zależy od różnej liczby, formy i porządku atomów, z których się one składają, a nie od rozmaitej jakości atomów, które działają na siebie jedynie ciśnieniem i uderzeniami".
Wszystkie atomy posiadają wielkość i kształt i nimi różnią się między sobą. Ich własności elementarne odróżniają się od własności ciał będących skupiskami nieskończonej liczby atomów. Cechy zewnętrzne tych ciał, takie jak barwa, ciepło, zimno, nie istnieją "obiektywnie", stanowią tylko "subiektywna" reakcje zmysłów człowieka i jego świadomości na kształt, ruch, szyk, i pozycje skupisk atomowych występujących w ciałach. Demokryt przyznał atomom tylko dwie cechy, mianowicie wielkość i kształt, inny natomiast filozof, Epikur (341 - 270 p.n.e.) wyjaśniając ich ruch przypisał im jeszcze trzecia, tj. ciężar

PLATON PITAGORAS
W starożytnej Grecji teorie atomistów znalazły wielu oponentów. Na przykład zdecydowanym przeciwnikiem Demokryta był Platon (ok.427 - 347 p.n.e.), słynny filozof grecki, który zamierzał spalić wszystkie posiadane pisma Demokryta. Przedstawiciele filozoficznej szkoły Pitagorasa (ok.572 - ok.497 p.n.e.), tzw. pitagorejczycy, wyjaśnili mu jednak, że byłby to czyn szalony i bezcelowy, bowiem system atomistyczny jest zbyt znany i rozpowszechniony w całej Grecji.

Wśród mędrców zajmujących się problemem podstawowych elementów, z których tworzona jest materia, pierwszy tezę o istnieniu pierwiastków dwa i pól tysiąca lat temu sformułował Empedokles z Akragas(ok. 490-ok. 430), grecki filozof, lekarz, poeta, kontynuator idei jońskiej filozofii przyrody. Głosił on istnienie czterech żywiołów - substancji pierwszych, czyli pierwiastków. Nie miał wątpliwości, iż tymi żywiołami są: ziemia, woda, ogień i powietrze. Żywioły—zdaniem mędrca, mogły przyciągać się i łączyć ze sobą dzięki sile miłości Odsuwała je od siebie i nakazywała rozdzielenie - siła nienawiści. Zdaniem uczonego wiosna i lato były symbolami miłości i rodzenia się nowego. Zimą i jesienią królowała we Wszechświecie nienawiść, która nakazywała destrukcje, niszczenie, gnicie i rozpad tego, co niegdyś powstało przez połączenie.

ARYSTOTELES ZE STAGIRY
Naukę o pierwiastkach upowszechnił i uzupełnił sto lat później wielki filozof starożytnej Grecji Arystoteles (384 -322 p.n.e.) Pochodził ze Stagiry. Uczeń Platona. Nauczyciel Aleksandra Wielkiego. Głosił on, ze elementy - pierwiastki - są obdarzone charakterystycznymi przymiotami. Ogień jest suchy i ciepły; powietrze - cieple i wilgotne; woda - wilgotna i zimna; a ziemia - zimna i sucha. Powtarzające się cechy (np. ciepło dla powietrza i ognia) miało, zdaniem tego myśliciela, powodować wzajemne przechodzenie w siebie poszczególnych żywiołów Ogień mógł się wiec zamienić w powietrze, a powietrze w wodę (bo jeden i drugi żywioł miał cechę wilgoci). Według jego nauki mięśnie człowieka składały się z dwóch części wody, jednej części ognia i jednej części ziemi. Kości ludzkie zaś - zdaniem filozofa - złożone były z czterech części ognia, jednej części wody i jednej części powietrza.

W średniowieczu atomistyczna nauka Leukippa, Demokryta i Lukrecjusza prawie całkiem poszła w zapomnienie. Dominował wówczas w nauce głoszony przez Arystotelesa pogląd, że materia składa się z czterech wspomnianych żywiołów, które Stagiryta (Arystoteles) wywodził z "materii pierwszej", tzw. "materia prima". Według niego "ogień" jest suchy i gorący, "powietrze" - gorące i wilgotne, "woda" - wilgotna i zimna, a "ziemia" - zimna i sucha. W koncepcji filozofa ze Stagiry żywioł "ziemia" był synonimem nie tylko zwykłej ziemi, lecz określał w ogóle stan materii: "ziemię" stanowiły więc: drewno, kamień, tlenek metalu itd. "Woda" oznaczała stan ciekły. Słowem tym określano różne gatunki wód, kwasy, roztwory itp. "Powietrze" było ogólną nazwą dla dowolnych gazów, par i ciał lotnych.
W przedstawionych poglądach żywioły Arystotelesa całkowicie zastąpiły atomy Demokryta. Filozof ze Stagiry w ogóle nie brał pod uwagę ciężaru i masy ciał, co stanowi podstawę nowoczesnej fizyki i chemii, w systemie jego główną rolę odgrywały jakości: suchość, wilgotność, ciepło i zimno.
Naukę Arystotelesa przejęli Rzymianie, potem Arabowie, w średniowieczu zaś i w czasach Odrodzenia stała się ona główną podstawą nauki alchemików. Arabowie zmienili w pewnym stopniu arystotelesowskie poglądy na budowę materii. Słynny arabski alchemik Dzabir Ibn Hajjan, żyjący w IX w., uważał, ze podstawowymi pierwiastkami, z których składają się metale, takie jak: złoto, srebro, miedź, ołów, cyna i żelazo, jest rtęć i siarka.

W okresie Odrodzenia pod wpływem Teofrastusa Paracelsusa (1493 - 1541) pogląd ten przekształcił się w teorie trzech pierwiastków, zwanych po łacinie "tria prima": merkuriusza (czyli rtęci), siarki i soli. Merkuriusz był synonimem płynności i lotności ciał, siarka ich palności, sól zaś ich stałości Wprowadzając swa naukę o trzech pierwiastkach Paracelsus nie obalił koncepcji Arystotelesa, lecz poszerzył ją. Zakładał, że pomiędzy trzema pierwiastkami, tj. merkuriuszem, siarką i solą, i czterema żywiołami istnieje jakiś wewnętrzny tajemniczy związek.
W XVII wieku wielu chemików poddawało w wątpliwość słuszność teorii trzech pierwiastków i czterech żywiołów, ponieważ doświadczenie nigdzie nie pozwalało stwierdzić ich istnienia. Koncepcje te były coraz częściej krytykowane i eliminowane z rozważań praktyków i eksperymentatorów.
GORDIANO BRUNO
Na początku XVII stulecia zaczyna sobie wywalczać prawo obywatelstwa w nauce teoria atomowa. Filozofowie przyrody, jak Giordano Bruno (1548 - 1600) ateista, jeden z największych umysłów XVI wieku,
jeszcze w minionym wieku zastanawiali się nad rzeczywistym istnieniem przyrodniczych, czyli fizycznych "minima", tj. najmniejszych drobin.
Pierwszym, który wprowadził ją do eksperymentalnej chemii, był Holender Daniel Sennert (1572 - 1637), później idee atomistyczną Sennerta kontynuował Joachim Jung, zwany Jungiusem (1578 - 1665), a następnie Pierre Gassendi (1592 - 1655) i Robert Boyle (1627 - 1691).
Filozof francuski Pierre Gassendi swój kult dla nauk empirycznych manifestował w wyniesieniu dyscyplin przyrodniczych ponad spekulatywne. Według niego świat fizyczny jest zbiorem atomów poruszających się w próżni i rządzonych prawami mechaniki. Gassendi nie potrafił jednak wysnuć ze swej teorii konsekwencji materialistycznych.

Bardziej konsekwentnie ujął naukę atomistów słynny chemik fizyk i filozof angielski Robert Boyle (1627-1691), uczony i myśliciel angielski pochodzenia irlandzkiego, autor rozpraw naukowych i esejów z zakresu przyrodoznawstwa, teorii moralności, teologii. Jest on autorem głośnego dzieła pt. "Chymista sceptius"(ang."The Sceptical Chemist")(Chemik powątpiewający), wydanego w Londynie w 1661 roku. W swoim dziele podał definicję pierwiastka chemicznego jako substancji, której nie może rozłożyć na substancje prostsze
Boyle był reformatorem chemii w znaczeniu nowoczesnym, reformatorem, który program swój potrafił urzeczywistnić. Zdecydowanie zwalczał on "elementy" Arystotelesa i "pierwiastki" alchemików. Boyle pierwszy sformułował pojęcie pierwiastka chemicznego.
"Za pierwiastki uważam - mówił - pewne pierwotne lub proste, z niczym nie połączone ciała: nie są one utworzone z innych ciał ani nie powstały jedno z drugiego; są składnikami ciał doskonale zmieszanych, które z nich mogą bezpośrednio powstawać i na które można je ostatecznie rozłożyć".


JOHN DALTON
Według Daltona(1766-1844), chemik angielski, wprowadził teorię atomową i na jej podstawie wytłumaczył prawo stałości składu połączeń chemicznych.
Atom jest najmniejsza, niepodzielna "kulka" materii, a tym samym najmniejsza, niepodzielna częścią pierwiastka chemicznego. Ważną tezą w założeniu Daltona było to, że nie zakładał on jak wcześniej sądzono, ze każdy pierwiastek występujący w przyrodzie składa się z tych samych atomów.

Drugą z ważnych tez w teorii Daltona jest ta mówiąca o tym, że: atomy tych samych lub różnych pierwiastków mogą łączyć się ze sobą i tworzyć zespoły atomów zwane cząsteczkami Zbiór atomów lub cząsteczek złożonych z jednego rodzaju atomów nazywamy substancja prosta, natomiast zbiór cząsteczek złożonych z dwóch lub większej ilości różnego rodzaju atomów nazywamy substancją złożoną

Według tego sławnego chemika wszystkie cząsteczki danej substancji prostej lub złożonej są takie same, bo zawierają takie same liczby tych samych atomów.

Dalton wywnioskował, że atom jest najmniejszą częścią pierwiastka. Jest kresem podziału pierwiastka (jest najmniejszą ilością pierwiastka), lecz nie jest kresem podziału materii.
W 1804 roku angielski uczony John Dalton opracował hipotezę o atomistyczno- cząsteczkowej teorii budowie materii. Następnie opracowanie to zostało udowodnione naukowo. W wersji współczesnej obowiązuje do dzisiaj.

VII POSTULATÓW WSPÓŁCZESNEJ TEORII DALTONA:
1. Każdy pierwiastek chemiczny jest zbiorem małych cząsteczek zwanych atomami.
Wszystkie atomy tego samego pierwiastka maja takie same własności chemiczne.
2. Atomy różnych pierwiastków różnią się od siebie cechami fizycznymi i
chemicznymi. Istnieje tyle rodzajów atomów ile mamy pierwiastków.
3. Atom danego pierwiastka nie może ulec przekształceniu w atom innego
pierwiastka na drodze zwykłej reakcji chemicznej.
4. Łączenie się pierwiastków w związki chemiczne polega na łączeniu się atomów
różnych pierwiastków w większe zespoły zwane cząsteczkami
5. Związek chemiczny jest zbiorem cząsteczek. Wszystkie cząsteczki danego związki
chemicznego zawierają tę samą liczbę tych samych atomów i mają identyczne
własności chemiczne.
6. Rozłożenie związku chemicznego na pierwiastki polega na rozpadzie cząsteczek
na atomy.
7. Atomy tego samego pierwiastka mogą połączyć się w cząsteczki np. O2.

Dzisiejsze teorie nie mówią już o niezniszczalności atomów, wiadomo też, że atomy dzielą się na mniejsze elementy. Jednak teoria Daltona stanowi wciąż podstawę rozumienia reakcji chemicznych.


W zalaczniku "budowa materii" jest text + zdjecia omawianych postaci