Ос­нов­ной метод по­зна­ния в химии - мо­де­ли­ро­ва­ние.

Мо­де­ли­ро­ва­ние – это один из спо­со­бов по­зна­ния ре­аль­но­го мира, при ко­то­ром пред­став­ле­ния об изу­ча­е­мом объ­ек­те стро­ят­ся не путем непо­сред­ствен­но­го на­блю­де­ния, а по кос­вен­ным дан­ным.

Мо­дель может быть вы­пол­не­на из ка­ко­го-ли­бо ма­те­ри­а­ла (т.е. быть ре­аль­ной), а может су­ще­ство­вать толь­ко в нашем во­об­ра­же­нии. Пер­во­на­чаль­но со­здан­ная мо­дель может пе­ре­стра­и­вать­ся или вовсе за­ме­нять­ся дру­гой мо­де­лью при встре­че с про­ти­во­ре­ча­щи­ми дан­ной мо­де­ли фак­та­ми.

За­пом­ни­те, что при­ро­да го­раз­до раз­но­об­раз­нее, чем любая, даже самая хо­ро­шая, тео­ре­ти­че­ская мо­дель. По­это­му все раз­ра­ба­ты­ва­е­мые тео­ре­ти­че­ские мо­де­ли по­сто­ян­но при­хо­дит­ся со­вер­шен­ство­вать.

• Моделирование – основано на изучении моделированного объекта. Модель строится по подобию оригинала, на ней воспроизводят, свойственные оригиналу процессы и полученные сведения переносятся на моделируемый объект – оригинал.

Различают несколько видов моделирования:

• Мысленное. К нему относятся самые различные мыслительные представления в форме тех или иных воображаемых моделей.
• Физическое. Оно характеризуется физическим подобием между моделью и оригиналом.
• Символическое – связано с построением графиков, схем.

Моделирование как метод познания бывает единственно необходимым для исследования некоторых явлений.

Таким образом, все названные методы научного познания являются важными и необходимыми для познания окружающего мира.

2. Сущность теоретического моделирования

Так как же за­рож­да­лись пер­вые мо­де­ли  ве­ществ и хи­ми­че­ских ре­ак­ций? Еще во вре­ме­на Ан­тич­но­сти уче­ных ин­те­ре­со­вал во­прос: «Можно ли из од­но­го ве­ще­ства по­лу­чить какое угод­но дру­гое ве­ще­ство?».

Древ­не­гре­че­ский фи­ло­соф Ари­сто­тель пред­по­ло­жил, что ос­но­ву всего со­став­ля­ют 4 сти­хии: огонь, вода, воз­дух и земля. Эти сти­хии на­хо­дят­ся во вза­и­мо­свя­зи и вза­и­мо­дей­ствии.

Рис. 1. Тео­рия «4 сти­хий» Ари­сто­те­ля

Ари­сто­тель счи­тал огонь, воду, воз­дух и землю неде­ли­мы­ми эле­мен­та­ми, ко­то­рые могут пре­вра­щать­ся друг в друга, а также со­еди­нять­ся друг с дру­гом, об­ра­зуя новые тела. Со­еди­не­ние эле­мен­тов с про­ти­во­по­лож­ны­ми свой­ства­ми счи­та­лось невоз­мож­ным: огонь не может со­еди­нить­ся с водой, а воз­дух с зем­лей.

Пред­по­ло­же­ние Ари­сто­те­ля было оче­вид­ным, по­это­му его пред­став­ле­ния вла­де­ли умами более ты­ся­чи лет. На­при­мер, мы знаем, что вода не горит. В со­от­вет­ствие с дан­ной мо­де­лью Ари­сто­тель счи­тал, что из од­но­го ве­ще­ства можно по­лу­чить любое дру­гое ве­ще­ство. Глав­ное – по­до­брать усло­вия его пре­вра­ще­ния.

3. Модельные представления Аристотеля и Демокрита

Дру­гая мо­дель стро­е­ния ве­ще­ства была пред­ло­же­на еще одним древ­не­гре­че­ским уче­ным Де­мо­кри­том.

Рис. 2. Древ­не­гре­че­ский фи­ло­соф Де­мо­крит

Он счи­тал, что ве­ще­ства со­сто­ят из неде­ли­мых ча­стиц – ато­мов. Атомы от­ли­ча­ют­ся фор­мой и раз­ме­ром. Бла­го­да­ря осо­бен­но­стям своей формы и раз­ме­ра атомы могут со­еди­нять­ся, об­ра­зуя ве­ще­ства.

В со­от­вет­ствии с мо­де­лью Де­мо­кри­та, из од­но­го ве­ще­ства нель­зя по­лу­чить какое угод­но дру­гое ве­ще­ство. Но уче­ние об ато­мах было неоче­вид­ным, по­это­му мо­дель Де­мо­кри­та была за­бы­та вплоть до 17 в.

4. Основные положения атомно-молекулярной теории

Атомно-молекулярное учение развил и впервые применил в химии великий русский ученый Ломоносов. Сущность учения Ломоносова можно свести к следующим положениям.

1. Все вещества состоят из «корпускул» (так Ломоносов называл молекулы).

2. Молекулы состоят из «элементов» (так Ломоносов называл атомы).

3. Частицы — молекулы и атомы — находятся в непрерывном движении. Тепловое состояние тел есть результат движения их частиц.

4. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ — из различных атомов. 

Атомистическое учение в химии применил английский ученый Джон Дальтон. В своей основе учение Дальтона повторяет учение Ломоносова. Вместе с тем оно развивает его дальше, поскольку Дальтон впервые пытался установить атомные массы известных тогда элементов. Однако Дальтон отрицал существование молекул у простых веществ, что по сравнению с учением Ломоносова является шагом назад. По Дальтону, простые вещества состоят только из атомов, и лишь сложные вещества — из «сложных атомов» (в современном понимании — молекул). Отрицание Дальтоном существования молекул простых веществ мешало дальнейшему развитию химии. Атомно-молекулярное учение в химии окончательно утвердилось лишь в- середине XIX в.Молекула — это наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами. Химические свойства молекулы определяются ее составом и химическим строением. Атом — наименьшая частица химического элемента, входящая в состав молекул простых и сложных веществ. Химические свойства элемента определяются строением его атома. Отсюда следует определение атома, соответствующее современным представлениям: атом — это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов. Согласно современным представлениям из молекул состоят вещества в газообразном и парообразном состоянии. В твердом состоянии из молекул состоят лишь вещества, кристаллическая решетка которых имеет молекулярную структуру. 
 

Основные положения атомно-молекулярного учения можно сформулировать так:

• Существуют вещества с молекулярным и немолекулярным строением.
• Между молекулами имеются промежутки, размеры которых зависят от агрегатного состояния вещества и температуры. Наибольшие расстояния имеются между молекулами газов. Этим объясняется их легкая сжимаемость. Труднее сжимаются жидкости, где промежутки между молекулами значительно меньше. В твердых веществах промежутки между молекулами еще меньше, поэтому они почти не сжимаются.
• Молекулы находятся в непрерывном движении. Скорость движения молекул зависит от температуры. С повышением температуры скорость движения молекул возрастает.
• Между молекулами существуют силы взаимного притяжения и отталкивания. В наибольшей степени эти силы выражены в твердых веществах, в наименьшей — в газах.
• Молекулы состоят из атомов, которые, как и молекулы, находятся в непрерывном движении.
• Атомы одного вида отличаются от атомов другого вида массой и свойствами.
• При физических явлениях молекулы сохраняются, при химических, как правило, разрушаются.
• У веществ с молекулярным строением в твердом состоянии в узлах кристаллических решето находятся молекулы. Связи между молекулами, расположенными в узлах кристаллической решетки, слабые и при нагревании разрываются. Поэтому вещества с молекулярным строением, как правило, имеют низкие температуры плавления.
• У веществ с немолекулярным строением в узлах кристаллических решеток находятся атомы или другие частицы. Между этими частицами существуют сильные химические связи, для разрушения которых требуется много энергии. Поэтому вещества с немолекулярным строением имеют высокие температуры плавления.

Объяснение физических и химических явлений с точки зрения атомно-молекулярного учения. Физические и химические явления получают объяснение с позиций атомно-молекулярного учения. Так, например, процесс диффузии объясняется способность молекул (атомов, частиц) одного вещества проникать между молекулами (атомами, частицами) другого вещества. Это происходит потому, что молекулы (атомы, частицы) находятся в непрерывном движении и между ними имеются промежутки. Сущность химических реакций заключается в разрушении химических связей между атомами одних веществ и в перегруппировке атомов с образованием других веществ.