Выдающимся результатом развития методики химии в конце двадцатых и в начале тридцатых годов XX в. был подъем преподавания химии на уровень новых представлений о строении атомов. Это было осуществлено Л. В. Писаржевским (при участии М. А. Розенберг) и Б. В. Некрасовым для высшей школы, а затем, используя проторенные этими химиками пути, В. Н. Верховским, Л. М. Сморгонским и Я. Л. Гольдфарбом для средней школы.

Л. В. Писаржевский(1874—1938). Академику Льву Владимировичу Писаржевскому принадлежит честь первой перестройкикурса общей и неорганической химии на основе теории строения атомов и электронно-ионного строения молекул. Уже в 1914 г.. когда были получены лишь первые данные о сложном строении атомов, Л. В. Писаржевский читает курс лекций для инженеров, где высказывает много новых идей, основанных на применении электронной теории к объяснению химических процессов.В этом курсе он объясняет окислительно-восстановительные процессы переходом электронов от восстановителя к окислителю. В 1922 г. в соавторстве с М. А. Розенберг он начинает полную перестройку курса общей и неорганической химии на электронно-ионной основе, которую завершает в основном к 1927 г. Подобная работа за рубежом была проведена лишь к 1931 г. Это был «Учебник неорганической химии» Г. Реми.

В предисловии к своему учебнику Л. В. Писаржевский разъясняет, в силу каких обстоятельств он предпринял создание данного курса и на каких принципиальных основах этот курс построен. Он указывает, что «атомная химия с «твердыми» атомами и механистическим сопоставлением их в молекулы давно уже вступила в противоречие с новыми фактами» (Л. В. Писаревский и М. А. Розенберг, Неорганическая химия, 1934, стр. 6). Новое представление об атоме как о сложном теле изменило представление о сущности химических реакций. «Прежняя атомная химия,— говорил Л. В. Писаржевский,— сводит химические процессы к соединению атомов одних веществ с атомами других в более или менее сложные группы атомов — молекулы, к разложению молекул сложных веществ на атомы веществ, входящих в их состав, к обмену молекул одних с молекулами других веществ своими атомами. При этом атомы целиком переходят из одной молекулы в другую» (там же, стр. 34). Между тем оказалось, что те химические явления, которые сопровождаются превращением химической энергии в электрическую, представляют собой не что иное, как процесс отщебления одними атомами части своих электронов и присоединением этих электронов другими атомами. Уже это показало.что соединение атомов в молекулу не механический процесс, как его рассматривали химики, стоявшие на точке зрения старых атомистических представлений. При образовании полярных молекул происходит переход электронов от одних атомов к другим и образование вследствие этого разноименно заряженных ионов, взаимосвязь которых обусловливается электростатическими силами. При соединении ионы влияют своими электрическими полями друг на друга, вследствие чего атомы деформируются, поляризуются. Это также показывает, что при соединении атомов в молекулу атомы претерпевают изменение, а образующиеся молекулы нельзя рассматривать как конгломеративное объединение атомов. При образовании неполярных молекул происходит смещение электронов у двух атомов, приводящее к образованию электронных пар, соединяющих атомы в молекулы. Это также показывает, что при химических реакциях атомы несколько изменяются и молекулы, продукты соединения атомов, не равны их сумме, а представляют качественно новые образования. Успехи физики показали, что химические процессы обусловливаются строением атомов, движением электронов внешних слоев атомов и в конечном счете величиной заряда их ядра. Таким образом, новые факты в области строения вещества настоятельно потребовали изменения способа объяснения химических процессов.

Однако для перестройки химии на электронно-ионной основе не хватало многих данных. Эти данные могли быть добыты только научным исследованием, и Л. В. Писаржевский предпринимает их. По этому поводу в 1931 г. Л. В. Писаржевский писал: «Шестнадцать лет тому назад мною с моими учениками было начато построение электронно-ионной химии. В развитие поставленной задачи был начат и проведен ряд научных работ как в области разработки теорий других авторов, так и путем постановки в порядок дня и разработки своих теорий, например: о превращении химической энергии в электрическую, о переходе ионов металла в раствор, о диссоциации атомов металла на ионы и электроны, об окислении и восстановлении ионов с современной точки зрения, об электронно-ионной теории катализа» (там же, стр. 8).

Используя данные своих исследований, а также данные, полученные другими химиками и физиками, Л. В. Писаржевский перестраивает курс общей и неорганической химии на электронно-ионной основе.

В созданном Л. В. Писаржевским курсе неорганической химии химические факты последовательно объясняются с точки зрения электронно-ионной теории. В соответствии с этой теорией совершенствуется химический язык, разрабатываются электронно-ионные формулы и уравнения реакций. «Изложение и химические формулы и уравнения должны отвечать тому приближению к действительности, которое достигнуто в современных химических теориях, т. е. формулы и уравнения должны быть электронно-ионными, а не просто ионными и тем более не атомными»(там же, стр. 6).

В то время против построения химии на электронной основе возражали многие химики, воспитанные на старых атомных представлениях. В своих возражениях они выдвигали тезис, что современные химические теории еше твердо не установились и что в них еще много противоречивого.

A description...

Лев Владимирович Писаржевский (1874-1938)

Л. В. Писаржевский указывает, что противоречия были и в прежних химических теориях. Однако это не служило и не может служить основанием к тому, чтобы не изучать химию на основе новых теорий. «Если бы не было противоречий в прежних химических теориях и в современных, то развитие химии остановилось бы, ибо все развивается путем возникновения и снятия противоречий. Так учит марксо-ленинская диалектика» (там же, стр. 7). Наличие противоречий не только не мешает, но способствует правильному преподаванию химии. Правильным является преподавание науки в развитии, так как познание есть процесс, не остающийся на месте, а все время развивающийся, идущий вширь и вглубь. Л. В. Писаржевский ссылается на указание В. И. Ленина в книге «Материализм и эмпириокритицизм»: «...если вчера это углубление не шло дальше атома, сегодня— дальше электрона и эфира, то диалектический материализм настаивает на временном, относительном, приблизительном характере всех этих вех познания природы прогрессирующей наукой человека». «Электрон так же неисчерпаем, как и атом...».

Преподавание химии должно следовать за познанием, и если оно пошло вглубь, то вглубь должно пойти и преподавание химии.в основу всего построения курса неорганической химии должен быть положен «принцип ознакомления учащихся с наукой в ее движении» (тфм же, стр. 4).

Как же следует понимать этот принцип?

Л. В. Писаржевский разъясняет, что электронно-ионная теория являетя дальнейшим развитием атомной теории. Она удержала из классической атомной теории, все, что согласуется с новыми фактами. «Нельзя противопоставлять электронно-ионную теорию атомной теории. Никаких таких двух отдельных теорий, подходя к вопросу диалектически, мы не можем признать. Таких двух отдельных, независимых друг от друга, конкурирующих друг с другом теорий не существует.

Есть только, в данный отрезок времени, электронно-ионный, выражаясь вкратце, этап развития атомистической теории строения материи. А потому в настоящее время электронно-ионная интерпретация химии должна лежать в основе изложения всех областей этой науки» (там же, стр. 7).

Отсюда следует, что с прежними атомистическими представлениями учащиеся обязательно должны знакомиться, но на этом ознакомление их с теорией строения вещества не должно останавливаться. Следует показывать, как в ходе развития научного познания накапливались новые факты, которые вступали в противоречие с существовавшими ранее способами объяснения химических процессов с точки зрения классической атомистики, как это противоречие обусловило возникновение новых способов объяснения, проверку их на практике и включение их в состав научного знания.

Так как с изменением способа объяснения химических процессов происходило изменение химического языка, то ознакомление с новыми электронно-ионными представлениями в области строения вещества должно сопровождаться разъяснением учащимся и усвоением ими современного электронноионного химического языка.

В процессе преподавания необходимо разъяснять учащимся, что своеобразие химических реакций элемента обусловливается особенностями строения его атомов, а свойства сложных веществ обусловливаются особенностями состава и строения их молекул. Вместе с тем всюду, где это возможно, надо показывать новые противоречия в современных теориях, возникающие вследствие накопления новых фактов, и объяснять значение этих противоречий для дальнейшего развития науки.

Таким образом, правильное преподавание химии требует не уходить от противоречий, а как раз, наоборот, знакомить учащихся с ними и показывать, как в борьбе противоположных сторон и тенденций осуществлялось развитие химии. Вести учащихся через противоречия — это значит преподавать науку в движении.

Вот что в связи с этим говорит Л. В. Писаржевский: «Мы должны знакомить учащихся с наукой в движении. Указывать, как возникшие в старой атомной химии противоречия привели к превращению ее в химию электронно-ионную, и указать, что и здесь уже возникают противоречия, толкая химию в современном ее состоянии к дальнейшему развитию. Мы должны, конечно, знакомить и со старым атомным изображением химических процессов, чтобы показать, почему и в чем оно не отвечает современному приближению наших знаний к действительности, почему оно должно быть заменено электронно-ионным изображением и формулированием, и вести преподавание на современном языке химии — на языке электронно-ионном. Мы должны веськурс проводить так, чтобы было ясно, как из строения атомов выводятся свойства и соотношение простых и сложных веществ, как специфичности в строении атомов отвечает специфичность свойств и соотношений веществ (подчеркнуто нами.— С.Ш.). Мы должны указывать всюду, где это имеет место, на возникающие уже в современных теориях противоречия как на стимул дальнейшего развития наших химических знаний,указывать и возможные пути этого дальнейшего развития» (там же, стр. 7).

Л. В. Писаржевский утверждает, что принципу изложения науки в движении преподаватели старой атомистической химии противопоставляют принцип преподавания, согласно которому полагалось преподносить учащимся на первых порах их обучения «только то, что уже твердо установлено» (там же, стр. 8). Но изучение науки вне движения не способствует формированию диалектико-материалистического мировоззрения. Химики, стоящие на точке зрения старой атомистики, хотя и являются стихийными материалистами, недостаточно владеют диалектическим материализмом. Этим именно и объясняется их реакционная, мертвенная позиция в вопросах преподавания химии. Л. В. Писаржевский призывает бороться с реакционным направлением в преподавании. «С ним, с этим направлением, надо бороться всем химикам-марксистам, всем, стоящим на точке зрения марксо-ленинской диалектики, как единственного истинно научного метода мышления, бороться с революционной настойчивостью» (там же, стр. 8).

Курс химии Л. В. Писаржевский и М. А. Розенберг разбивают на две части: общую и специальную.

В общей части ставится и разрешается задача разъяснения учащимся электронно-ионной теории вещества. Изложение начинается с ознакомления учащихся с физическими и химическими явлениями, с реакциями разложения и соединения,с кислородом, с веществами простыми и сложными и с элементами.

Далееизлагаются сведения о горении и первоначальные сведения об окислах, кислотах и основаниях. Наличие общих понятий о кислотах и основаниях позволяет разделить элементына две группы: металлы и металлоиды. Затем освещаются кон сохранения материи, реакции замещения и обмена, предмет химии, и учащиеся знакомятся с химическими знаками, формулами и уравнениями. После этого рассматриваются энергетическая сторона химических реакций, водород и каталитические явления при соединении кислорода и водорода.

На основе указанных выше фактов, основных химических понятий и законов, преподанных в эмпирическом плане, авторы знакомят учащихся с атомно-молекулярным учением и дают первоначальное понятие о строении атома. Сведения о строении атомов подтверждаются фактами и тут же используются для разъяснения сущности химических явлений с электронной точки зрения. Раскрытие специфичности поведения элементов в химических реакциях позволяет разделить их на металлы и неметаллы и разъяснить положительную и отрицательную валентность.

Далее авторы знакомят учащихся со способами определения относительных молекулярных и атомных весов, с грамм-молекулой и объемом грамм-молекулы газообразных веществ, с грамм-атомом и с выводом химических формул веществ. Подчеркивается количественная сторона химических знаков, формул и уравнений. Разъясняется закон постоянства состава и кратных отношений.

Дав сведения о молекулярном строении вещества, JI. В. Писаржевский и М. А. Розенберг излагают вопрос об электронноионном строении молекул химических соединений и дают понятие о полярных и неполярных молекулах. Теперь накоплены все данные, чтобы изложить теорию электролитической диссоциации и учение о химическом равновесии. Это и выполняется авторами. Новые теоретические сведения используются для углубления понятий о кислотах, основаниях и солях.

В заключение общей части авторы знакомят учащихся с выводом свойств химических соединений из строения их молекул, с измерением сил химического сродства, с отличием химических явлений от радиоактивных и с явлениями искусственного преобразования элементов.

Изложение общей части построено на основе следующих принципов:

I. Знакомить учащихся с наукой в движении, осуществляющемся через возникновение и развитие противоречий между старыми теориями и новыми фактами.

II. Давать учащимся сведения о теории строения материи возможно раньше, опираясь на ограниченное, но достаточное для понимания количество фактов.

III. Поскольку нельзя сразу познакомить учащихся с теорией строения материи, то это ознакомление проводить постепенно, по мере накопления фактов: отправляться от классических атомно-молекулярных воззрений, переходить к теории строения атома, углублять атомно-молекулярные представления сведениями о выводе молекулярных и атомных весов и электронноионном строении молекул, затем знакомить с ионной теорией и. наконец, выводить свойства химических соединений, исходя из строения их молекул.

IV. Основные положения теории строения материи применять для объяснения строения молекул и химических свойств основных классов неорганических соединений: кислот, оснований исолей. Таким образом, будет достигнуто и конкретное развитие электронно-ионных представлений и будут надлежащим образом развиты понятия о кислотах, основаниях и солях, что является важнейшим моментом подготовки учащихся к изложению знаний о химических элементах, так как их свойства характеризуют через посредство свойств типичных форм соединений.

V. По мере углубления теоретических знаний углублять также и основные химические понятия.

Специальная часть построена по группам периодической системы на основе групповых характеристик элементов.

«Во главе последних стоят подробные сравнительные таблицы таких констант элементов, как схемы строения атомов, радиусы атомов и ионов, работы отрыва электронов от атомов и отрицательных ионов, работы разрыва молекул на атомы и ионы. Отсюда выводится ряд энергетических расчетов. Затем из этих констант и энергетических подсчетов, в связи со специфичностью строения атомов данной группы, выводятся специфические свойства элементов группы и сравниваются со свойствами элементов других групп» (там же, стр. 4).

Специальная часть начинается с изложения сведений о воде, перекиси водорода и озоне. Здесь развивается перекисная теория Л. В. Писаржевского. Затем рассматриваются галогены, а после них щелочные металлы.

Накопленные факты используются для ознакомления учащихся с радиусами ионов и атомов, с периодической системой элементов Д. И. Менделеева, с деформацией электронных оболочек ионов. В общей части не было ознакомления с этими вопросами потому, что не было необходимых фактов. Теперь после изучения галогенов и щелочных металлов это можно сделать, и авторы знакомят с указанными выше теоретическими вопросами учащихся. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева вначале рассматривается на базе классических атомно-молекулярных представлений, а затем в свете современных представлений о строении атома, квантовой теории и данных об изотопии.

Рассмотрев указанный выше теоретический материал, авторы дают сведения об элементах второй подгруппы первой группы.на примере их закрепляют теоретические сведения о деформации ионов и с помощью этого теоретического представления объясняют специфические особенности химии этих элементов.

Таким образом осуществляется изучение двух главных групп: первой и седьмой.

Остальные группы изучаются в следующем порядке: сначала рассматривается шестая группа, потом вторая, далее третья,затем пятая и, наконец, четвертая группа. Изложение заканчивается рассмотрением химии марганца и восьмой группы периодической системы. В процессе изучения восьмой группы даются сведения о катализе и излагается электронно-ионная теория его.

Такое изучение периодической системы, когда сначала рассматриваются крайние группы, а затем, беря группы с левого и правого краев, подходят к четвертой группе, занимающей середину системы, дает возможность основательно раскрыть сущность периодического закона и обеспечить постоянное сравнение свойств элементов и их соединений, опираясь на особенности строения их атомов и молекул.

Идеи Л. В. Писаржевского оказали большое влияние на постановку преподавания химии в высшей школе и встретили горячую поддержку у профессоров и преподавателей. Об этом свидетельствуют высказывания многих химиков. Так, член-корреспондент АН СССР А. Н. Бродский писал:«Позже этот курс несколько раз перерабатывался и обновлялся, сохраняя свою особенность единственного до сих пор студенческого руководства по общей и неорганической химии, .последовательно и целиком основанного на электронных представлениях. Новые пути преподавания проводились Л. В. Писаржевским и его последователями с большой настойчивостью во всех областях химии, получили широкое распространение и оказали существенное влияние на нынешнее преподавание химических дисциплин в высших учебных заведениях страны» («Люди русской науки», т. I, 1948, стр. 385).

Методические взгляды Л. В. Писаржевского имеют большое значение и для преподавания химии в средней школе. Выдвинутые им принципы преподавания, как-то: преподавание химии в движении, показ противоречий, движущих науку, возможно раннее, но доказательное изучение теории, постепенное развитие теоретических воззрений и основных научных понятий, конкретизация теоретических представлений на примере окислов, кислот, оснований и солей, обстоятельное усвоение знаний о свойствах окислов, оснований, кислот и солей перед изучением естественных групп периодической системы Д. И. Менделеева имеют непосредственное отношение к преподаванию химии в средней школе. Если в высшей школе приходится начинать с классических атомно-молекулярных воззрений и постепенно •подниматься к современным теоретическим представлениям в области строения вещества, то тем более это надо делать в средней школе. В средней школе изложение может идти главным образом на основе атомно-молекулярного учения, в ней надо знакомить учащихся со строением атома и применением электронной теории к объяснению химических фактов. Л. В. Писаржевский показал способы объяснения с электронной точкизрения химических процессов, которые могут быть применены и в средней школе, разумеется, с поправками, обусловленными дальнейшим развитием науки.

Г Успешное изложение и обоснование химии на электронно- ионной основе, сделанное Л. В. Писаржевским, является результатом того, что он стоял на позициях диалектического материализма, был коммунистом, не покладая рук трудился для развития русской науки и просвещения советского народа-

Б. В. Некрасов. Члену-корреспонденту Академии наук СССР Б. В. Некрасову принадлежит большая заслуга в создании двухтомного труда «Курс общей химии» для высших химических учебных заведений, в котором он вслед за В. Писаржевским, обобщив мировой опыт, изложил материал химии на основе современных представлений о строении вещества.

Выполнить эту огромную работу Б. В. Некрасова побудила то обстоятельство, что химическая физика сделала большие успехи и может быть непосредственно использована для трактовки химического материала. При этом автор считал, что нужно использовать не только отстоявшиеся теории, но и те, что проходят проверку, чтобы студенты, оканчивая высшую школу, имели познания, стоящие на уровне современного развития науки.

Чтобы перестроить курс на новой основе, ему пришлось провести много собственных теоретических работ по отдельным химическим проблемам.

Усвоение материала на основе современных представлений о строении вещества обеспечивается при использовании модельного подхода. С точки зрения Б. В. Некрасова, модельные представления «не могут охватить весь материал химического опыта и отобразить его полностью, однако во многих случаях они открывают большие возможности для систематизации разнородных на первый взгляд данных и вывода общих положений, пользуясь которыми, можно предугадывать химическое поведение тех или иных веществ в заданных условиях, С другой стороны, модельные представления позволяют студенту воспринимать самые свойства веществ не чисто формально (как то по необходимости имело место в прежнее время), а в связи с их внутренним строением. Этим создаются предпосылки. Для того чтобы вместо простого запоминания материала у студента развилось химическое мышление, что является основной задачей курса, так как будущий специалист должен не только знать химию, но и, главное, владеть ею. Последнее возможно, однако лишь в том случае, если после прохождения курса в голове у обучавшегося останутся не абстрактная теория и оторванные от нее обрывки запомнившихся фактических данных, а живая и наглядная картина взаимозависимости между внутренней структурой веществ и их свойствами. Очевидно, чток этому и нужно всемерно стремиться» (Б. В. Некрасов, Курс общей химии, т. I, 1955, стр. 6—7).

Б. В. Некрасов очень удачно разрешил вопрос об ознакомлении студентов с периодическим законом. В начале курса он знакомит их с периодической системой как обобщением знаний об элементах, затем использует периодический закон как путеводную нить на всем протяжении курса при изучении химических элементов. В конце курса он вновь возвращается к периодическому закону и периодической системе, чтобы дать глубокое современное теоретическое освещение им и синтезировать весь ранее накопленный материал.

Б. В. Некрасов ввел иное, чем Л. В. Писаржевский, изображение электронно-ионных формул и уравнений реакций, что нашло широкое применение, так как изображения Л. В. Писаржевского не привились в практике преподавания химии.

«Курс общей химии» выдержал много изданий, все время перерабатывался, пополняясь новым материалом, освобождаясь от устаревшего, вводя студентов в современные представления о химии в целом. На базе этого курса Н. Л. Глинка написал учебник общей химии для нехимических вузов. На этом курсе выросли кадры учителей, применяющих идеи Б. В. Некрасова в преподавании химии в средней школе, разумеется, с учетом возрастных особенностей и развития учащихся. Учебники по химии Б. В. Некрасова и Н. Л. Глинки и вышедшая впоследствии книга для учителя Ю. В. Ходакова «Общая неорганическая химия» являются настольными пособиями советского учителя химии.