Boksay Zoltán egyetemi tanár

A GONDOLKODÁS KÉMIA KÖZPONTÚ TÖRTÉNETE
(Rövid cím: Kémia gondolkodás)


Heti 2 órás előadás vegyész és kémiatanári szakos hallgatók számára. Felvétele nincs előzetesen elvégzett tanulmányokhoz kötve. A vizsgára való felkészülést az interneten részletekben megjelenő előadási vázlat segíti.
Az előadás azokra a felfedezésekre és eszmei momentumokra összpontosítja a figyelmet, amelyeknek eredetüktől függetlenül a kémia fejlődésére jelentős hatásuk volt illetve van ma is. Ezért a történeti áttekintés a fizika számos területét és a matematika alapjait is érinti. Az előadásnak legkevésbé sem célja az egyes kémiai tantárgyak módszeres taglalása, csupán a bennük rejlő történeti összefüggések és irányító eszmék felmutatására törekszik. Ezért ez a előadás az egyéni tanulmányok rendjében egyik vagy másik tárgy abszolválását akár meg is előzheti . Szabadabb szellemisége lehetővé teszi a fonákságok bemutatását és a kritikai érzék fejlesztését.

AZ ELŐADÁS TEMATIKÁJA

A KÉMIA SPECIFIKUMA ÉS HELYE A TERMÉSZETTUDOMÁNYOK KÖZÖTT

Anyag, forma, méret. . Tulajdonságok, mennyiségek, anyagi állandók. A tulajdonságok változásának rejtett oka. A kémiai reakciók lényege. A diszkrét anyagszerkezet és a kontinuumfelfogás ellentmondásai. A reakció definíciója különböző tudásszinteken. A fizika és kémia viszonya Bernal szerint. Az állapotváltozás és átalakulás viszonylagossága. A fizikai-kémiai komponens fogalmának rugalmassága. Megjegyzések a reakcióegyenletről. A tudományos gondolkodás egyetemessége. Fizikai és matematikai fogalmak a kémiában, kémiai fogalmak a geokémiában és a biokémiában. A tudományos kutatás és az oktatás kölcsönhatása.

A PREHISZTORIKUS KOR ANYAGAI ÉS HASZNÁLATUK UTÓLAGOS MAGYARÁZATOKKAL

A tűz és az ember. Ásványi eredetű anyagok. Az agyagművesség kezdetei. Elsőnek megismert fémek. Növényi és állati eredetű anyagok és feldolgozásuk.

SZÁMLÁLÁSTÓL AZ ALAPMŰVELETEKIG

A tudományos gondolkodás csírái a számlálásban. Számok neve, a nevek képzése és számrendszerek különböző kultúrákban. A számok írásának ősi változatai. A nulla története. Helyértékes számírás. Számtani alapműveletek. Néhány jó szó a szorzás és osztás iskolai algoritmusáról. Kiegészítés: Ante Kalendas és Anno Domini.

AZ ANTIK KULTÚRA TUDOMÁNYOS HAGYATÉKÁBÓL

A gondolatok szabadsága a poliszok világában. Amit a görög filozófia a keletiektől átvett és átformált. Thales, a korszakos jelentőségű szemilyiség; nézetei, tettei és tanítványai. Példa annak a bizonyítására, ami nyilvánvaló Fogalom és idea. A definícióról. Szokratész és Platón tanácsa a vitatkozóknak. A dialektika koroktól függő értelmezése. Arisztotelészi logika. Matematika és misztika. Arkhimidészről, aki filozófus, matematikus, fizikus és mérnök volt egy személyben. Eukleidész műve a Sztoikheia, mint a deduktív tudományok modellje. Az egyenletmegoldás ókori mestere: Diophantosz. Herakleitosz „tüze” és szállóigéje: panta rhei, Zénón leghíresebb paradoxonjai. Az a bizonyos négy elem. Az atom, az anyag oszthatóságának feltételezett határa. Az atomok tulajdonságai Démokritosz szerint. Az ókori filozófia dilemmája: atomelmélet vagy elemtan; Arisztotelész érvei. Atomelmélet Lucretius De natura c. művében. Vitruvius és az elemtan. Néhány példa az antik korszak műszaki alkotásaiból.

AZ ALKÍMIA ÉS ESZMEI HÁTTERE

A fáraók birodalmának fejlettsége kémiai szempontból. Halál, halhatatlanság és újjászületés az egyiptomiak vallásában. Amon kísérletező papjai. A görög filozófia és a keleti misztika szinkretizmusa. Az első név szerint ismert alkimisták és nézeteik. Az adeptusz vágya: a létezés feletti utalom. A transzmutáció mint gyorsított folyamat. Mély értelmű metaforák. Alkimisták írásaik tükrében. Akik tudták, hogy az aranycsinálás lehetősége nem cáfolható. Az alkimisták és az uralkodók viszonya. Amit az alkimistáknak köszönhetünk. Az alkímia alkonya és annak okai.

A TUDOMÁNY MEGÚJULÁSA A KÉSEI KÖZÉPKORBAN ÉS AZ ÚJKORBAN

A matematika különleges helyzete a tudományok között. A számfogalom kiterjesztése; a permanencia-elv. A matematikai szimbolizmus dicsérete. A függvény fogalma és ábrázolása. Ókori művek útja keletről nyugatra. Felfedezések, találmányok. A tudományos igazság emancipációjának története. Egyetemek és akadémiák alapítása és eltérő szellemiségük Az eszmei látókör tágulása és eszközei. A kételkedés hatása a fejlődésre. Megfigyelés, kísérletezés, mérés a megújult tudományban. A mechanika diadala égen és földön. Alapvető fizikai mennyiségek fogalma; mértékegysége és összefüggéseik. A differenciálhányados problémája és az anticipált megoldás. Az orvostudomány fejlődése a XVI. és XVII. században. Iatrokémia. A kémia és a növénytan közös tanszéke az orvosi karon. Érdeklődés a szerves eredetű vegyületek iránt. Gázok fizikája és kémiája. Bányászat és a kémia. A növények, állatok és ásványok rendszerezése. Az anyag korpuszkuláris felfogása különböző szerzők írásaiban. Flogisztonelmélet; a plauzibilis gondolkodás példája Hőanyag és más fluidumok.


A MODERN ELEMTAN ÉS ATOMELMÉLET KITELJESEDÉSÉNEK KORSZAKA

Az égés értelmezésének tudományos jelentősége. Az elemek Lavoisier-féle definíciója és az alkalmazás problémája. Dalton atomelméletének összevetése a korábbiakkal Az elektrokémia előtörténete Avogadro tétele és átmeneti elutasítása Konvenciók és bizonytalanságok az atomsúly és a molekulasúly meghatározásában. Két hasonló elv: Omne vivum ex ovo és a vis vitalis. Szerves vegyületek összetétele és sokasága. Ellentmondó és fokozatosan tisztázódó nézetek a molekulák belső viszonyairól. Igazolt és igazolatlan szerkezeti képletek. Az analízis módszerei; Fresenius algoritmusa Kémiai anyagok rendszertana. Reakciók osztályozásának szempontjai. A reakciósebesség és a tömeghatás törvénye a felfedezők és az utókor értelmezésében. Az egyensúlyi és a reakciósebességi állandó hőfokfüggésének történeti kapcsolata. Elmélkedés a reakcióról és a Le ChatelierBraun-elvről. Szemléleti változások az elektrolitos disszociáció felfedezése nyomán. Az elektromosságtan és a kémia változatos kapcsolata. A fény mint jelenség és szerepe az anyagok vizsgálatában. Mulasztások a kémia tanításában.


KÉMIAI TERMODINAMIKA

A hőanyagelmélet tarthatatlansága. Az energiamegmaradás tételének története partikuláris esetektől a teljes általánosságig. A reverzibilis folyamatok kettős arculata. A Carnot-körfolyamat, mint a gőzgép erősen idealizált modellje. A termodinamika 2. főtétele ekvivalens fogalmazásokban. Korabeli kísérlet az entrópia értelmezésére. A termodinamika nulladik főtétele és a hőmérséklet. A termodinamikai függvények célszerűsége. Gondolatkísérlet a kémiai potenciál bevezetése elé, a kémiai potenciál fogalma. Folyamatok egyensúlyának termodinamikai feltétele. Termodinamika kontra tömeghatás törvénye; szemléletesség és számíthatóság a mérlegen Az általános összefüggések konkretizálása állapotfüggvények és anyagi állandók bevonásával. Az állapotdiagramok információgazdagsága. Az affinitás fogalma a középkortól az irreverzibilis termodinamikáig. Than Károly véleménye a kortársakról. A statisztikus mechanika alapgondolata és fogadtatása. Az entrópia, mint az energia és a részecskék szétszóródásának egzakt mértéke.

A SZERKEZETI KÉMIA KVANTUMELMÉLETI ALAPJAI

1900 körüli évtizedek korszakos fizikai felfedezései és befolyásuk a kémiai gondolkodásra. A Bohr-féle atommodell. Bohr érdemei. de Broglie nevezetes hipotézise és annak motivációi. A hullámmechanika alkalmazása az elektronsugárra, a bezárt és a szabad elektronra. A Schrödinger-egyenlet és megoldása a hidrogénatomra. Az amplitudófüggvény valószínűségi értelmezése. Pályák kompatibilitásának feltétele, korlátozott kombinációjuk. Amit a spinről tudni lehet. Fermionok és bozonok. A Pauli-elv. Az atomok elektronszerkezetének konvencionális és árnyaltabb értelmezése. Visszautalás a periódusos rendszerre. Sikeres számítások a kovelens kötés értelmezésére. Az operátor fogalma és az axiomatikus kvantumkémia. Túl Heisenberg gondolatkísérletén: a bizonytalansági relációk érvényesülése a valóságban. Kitekintés: szubatomi részecskék rendszerére.

KÍSÉRLETI EREDMÉNYEK, ELMÉLETEK ÉS MAGYARÁZÓ ELVEK A XX. SZÁZADI KÉMIÁBAN

Kristálytan négy diszciplina határzónájában. A feltételezett rácsszerkezet igazolása. Szempontok az elemi cella megválasztásához. Molekulák és kristályok szimmetriatulajdonságai. Egy különös gondolati konstrukció: a végtelen kristály. Logikai következmények. Meglepő felfedezés: sók kristályaiban nincsenek molekulák. Oktettelmélet. Sajátos szemlélet az ionizációs energia és az elektronaffnitás definíciójában. A vegyértékkötés elmélete. A vegyérték bifurkációja. A molekulapálya-elmélet alapelvei. A lokalizált és delokalizált pályák értelmezése. A Pauling-féle promóció és hibridizáció kritikája. Elektronpályák atom- és fémes rácsokban. Rezgések molekulákban és szilárd testekben. Savbázis elméletek. A só fogalmának utolsó változásai. Definíciók a redukcióra és oxidációra. A kristálykémia fogalomrendszere. A felület fogalma és a kolloidika. Makromolekulák Folyadékkristályok. Az abszolut reakciósebesség elmélete.

ÉRVÉNYES KONVENCIÓK ÉS AJÁNLOTT DEFINÍCIÓK

A mól fogalmának spontán fejlődése. A mól az SI alapmennyiségei között. Alapösszefüggés a fizikai mennyiség, mértékegység és a mérőszám között. A fizikai mennyiség dimenziója. Extenzív és intenzív mennyiségek; univerzális és anyagi állandók. Az alapmennyiségek műveleti definíciója és az etalon problémája. Amikor a gáztörvény nem volt természettörvény. Reakciókra vonatkozó moláris mennyiségek. Reakciókoordináta és a reakcióextenzitás. Elektrokémiai definíciók. A kolloidkémiában használt fogalmak. A IUPAC tevékenységéről. A IUPAC által ajánlott definíciók és jelölések. Példa a circulus vitiosusra. Az egyszerűbb szervetlen vegyületek nevezéktana. Komplexek meglepő definíciója, gondok a szaporodó vegyületkategóriák miatt. A szerves vegyületek nevezéktanának alapelvei. A társadalom és az oktatás reakciója a változásokra.

EPILÓGUS. A GONDOLKODÁS NÉHÁNY FORMÁJA

Budapest, 2004. augusztus