Các phạm trù của phép biện chứng trong hóa học

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH š&› CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN & PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MÔN HÓA HỌC TIỂU LUẬN NHỮNG VẤN ĐỀ TRIẾT HỌC CỦA HÓA HỌC ĐỀ TÀI CÁC PHẠM TRÙ CỦA PHÉP BIỆN CHỨNG TRONG HÓA HỌC Giảng viên : TS. Nguyễn Ngọc Khá TS. Nguyễn Chương Nhiếp Học viên : Trần Thị Huyền Trang TP HỒ CHÍ MINH 2011 MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Do tính phổ biến, có thể áp dụng được cho nhiều vật thể và hiện tượng của tự nhiên, xã hội và tư duy nên các phạm trù của phép biện chứng được sử dụng trong mọi ngành nhiên cứu khoa học. Kết quả của việc nghiên cứu phụ thuộc vào việc xét đến tính đặc thù của các mặt và các mối liên hệ xác định, đặc trưng cho các tổ chức vật chất xác định về chất và các quá trình, thí dụ như các chất hóa học và những sự biến hóa của chúng. Nhưng việc tìm ra những đặc điểm của sự thể hiện và tác dụng của nội dung và hình thức của bản chất và hiện tượng, của tất nhiên và ngẫu nhiên, của khả năng và hiện thực… Ở các chất và các hiện tượng của dạng vận động hóa học thì chỉ có thể thực hiện được với những phương tiện và phương pháp của chính môn hóa học. Do đó, để vận dụng những nguyên tắc phương pháp luận tổng quát do triết học xây dựng nên, trong đó có cả các phạm trù, và việc phân tích và giải thích các vấn đề và các hiện tượng hóa học thì cần phải nhận thức rõ chất liệu cụ thể, các khái niệm, các định luật và học thuyết của khoa học hóa học. Những mối liên hệ và những mối quan hệ qua lại của các sự vật và hiện tượng, những mặt nội tại của chúng được phản ánh bằng những phạm trù. Mỗi phạm trù chỉ phản ánh một mặt riêng rẽ của chất, của quá trình, hiện tượng hóa học. Nhưng bởi vì tất cả các mặt gắn liền với nhau, nên một biểu tượng chung về các chất và hiện tượng hóa học chỉ hình thành khi nghiên cứu mối liên hệ qua lại của tất cả các phạm trù, do đó, như V.I.Lê-nin đã nhận xét, chỉ có “Một tổng vô tận các khái niệm, các qui luật chung, v.v…mới cho thấy đầy đủ cái cụ thể. Việc sử dụng những phạm trù khi nghiên cứu một chất, một quá trình, hiện tượng hóa học cho ta những kiến thức đúng đắn, sâu sắc và toàn diện. Thí dụ như việc xác định nội dung và hình thức tồn tại của chất và hiện tượng, xác định cấu tạo của chúng và mối liên hệ giữa cấu tạo và các tính chất của chúng; giải thích những mối liên hệ tất yếu ngẫu nhiên,v.v…tất cả những điều đó giúp cho ta nhận thức được bản chất của chất, hiện tượng hóa học. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Vận dụng những nguyên tắc phương pháp luận tổng quát do triết học xây dựng nên, trong đó có cả các phạm trù, và việc phân tích và giải thích các vấn đề và các hiện tượng hóa học. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI Qua việc nghiên cứu các phạm trù của phép biện chứng duy vật, áp dụng vào tìm hiểu các hiện tượng hóa học từ đó có thể thấy rằng chỉ có thể tiến hành việc nghiên cứu khoa học có hệ thống với điều kiện theo đúng những nguyên tắc chung về mối quan hệ qua lại giữa các mặt và hiện tượng, mối quan hệ này thể hiện ra ở các phạm trù của phép biện chứng duy vật, và ta có thể giải thích được rất nhiều các hiện tượng hóa học và tự nhiên khác. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CƠ SỞ NGHIÊN CỨU Dựa vào các phạm trù của phép biện chứng, nghiên cứu các hiện tượng trong lĩnh vực hóa học như : Bản chất và hiện tượng Tất nhiên và ngẫu nhiên Khả năng thực tế và khả năng trừu tượng Mối liên hệ giữa tính chất và các chất hóa học ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nguyên tắc phương pháp luận tổng quát do triết học xây dựng Các phạm trù của phép biện chứng Các vấn đề và các hiện tượng hóa học Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Chỉ có thể tiến hành việc nghiên cứu khoa học có hệ thống với điều kiện theo đúng những nguyên tắc chung về mối quan hệ qua lại giữa các mặt và hiện tượng, mối quan hệ này thể hiện ra ở các phạm trù của phép biện chứng duy vật. Ý nghĩa phương pháp luận quan trọng của các phạm trù là ở chỗ việc nghiên cứu các thuộc tính, những sự kiện và những hiện tượng hóa học đơn nhất, riêng rẽ sẽ dẫn đến việc xác lập cái tổng quát, khởi thảo ra khái niệm khoa học, tìm ra qui luật; việc tìm ra phép biện chứng của bản chất và hiện tượng chỉ ra con đường đi tới nhận thức mới, quá trình vận động tới việc phản ánh chân lý ngày càng đúng đắn và sâu sắc hơn; việc phân tích mối quan hệ lẫn nhau giữa cấu trúc và các thuộc tính của một chất, mối liên quan lẫn nhau giữa khả năng và hiện thực cho phép ta giải thích được tính qui luật và nhờ đó xác định được những dạng và những giai đoạn pháp sinh và phát triển của các chất và các phản ứng được nghiên cứu, những thuộc tính, những mối liên hệ và những sự chuyển hóa lẫn nhau giữa chúng. NỘI DUNG CHƯƠNG I. BẢN CHẤT VÀ HIỆN TƯỢNG Tất cả các sự vật và hiện tượng đều có những thuộc tính những dấu hiệu, những mặt, những mối liên hệ và những mối quan hệ bên trong và bên ngoài. Chúng đặc trưng cho sự vật và hiện tượng, đồng thời chúng cũng khác nhau về ý nghĩa. Có những thuộc tính, những mối liên hệ, quan hệ là căn bản, sâu sắc, tương đối ổn định. Chúng là cơ sở của các sự vật và hiện tượng, quy định bản chất, sự tồn tại và phát triển của sự vật và hiện tượng; chúng là tất nhiên về mặt nội tại của sự vật hiện tượng. Có những thuộc tính, những mối liên hệ và quan hệ khác lại ở bên ngoài , không ổn định, phụ thuộc vào các thuộc tính, những mối liên hệ và quan hệ căn bản dễ dàng thay đổi khi thay đổi các điều kiện. Những mặt, những thuộc tính, những mối quan hệ ổn định bên trong quy định nên sự phát triển của các sự vật và hiện tượng thì tạo nên bản chất của chúng. Sự biểu hiện bản chất ra ngoài, hình thức thể hiện bên ngoài của nó là hiện tượng. Bản chất của sự vật và quá trình thường là tiềm tàng, không trực tiếp quan sát, nhận biết được ngay. Tuy nhiên nó bộc lộ ra ngoài thông qua hiện tượng, và có thể nhận thấy được bằng giác quan và bằng cách dùng các dụng cụ. Bản chất của dòng điện là sự chuyển động của các electron, những mối quan hệ sâu sắc giữa các hiện tượng điện và các hiện tượng khác (thí dụ như mối liên hệ giữa hiện tượng điên và các hiện tượng hóa học biểu hiện bằng các định luật Faraday, định luật D.P Jun-Lenxo) đã được tìm ra bằng cách nghiên cứu lâu dài nhiều hiện tượng cụ thể đơn lẻ, nhận thấy được bằng quan sát và thí nghiệm, chẳng hạn như việc đốt nóng các dây dẫn, sự điện phân, sự phóng điện giữa các vật thể tích điện để gần nhau, sự phát quang của các chất khí khi có dòng điện phóng qua v.v…Việc quan sát và nghiên cứu chuyển động Brao, áp suất của các chất khí lên thành bình, các hiện tượng trao đổi nhiệt, và những sự chuyển hóa của các chất từ trạng thái tập hợp này sang trạng thái tập hợp khác gắn liền với những sự thay đổi nhiệt độ đã dẫn tới việc tìm ra bản chất của sự động phân tử . Từ những điều trên ta thấy rằng bản chất là cơ sở duy nhất cho một loạt những hiện tượng liên hệ dẫn nhau. Trong những điều kiện khác nhau, bản chất bộc lộ ra khác nhau, biểu hiện ra ở hiện tượng này hoặc hiện tượng khác. Việc nhận thức một chất hóa học , những tính chất và cấu tạo của chúng thường bắt đầu bằng việc nghiên cứu qua quan sát và thí nghiệm những thuộc tính, những mặt, những mối liên hệ đơn giản, bên ngoài, nhận thấy được bằng các giác quan như: màu, vị, mùi, độ tan trong nước, tính axit hoặc tính bazo xác định, tiến hành những phản ứng đơn giản, từng phần với các chất khác và mô tả kết quả. Việc quan sát thường đi trước các suy luận lý thuyết . Do đó việc nghiên cứu các hiện tượng là điểm xuất phát nhận thức các chất và các quá trình hóa học. Tuy nhiên, khi bắt đầu nghiên cứu một chất hóa học từ hiện tượng, nhà hóa học ngay từ đầu cũng đã đặt ra giả thuyết về bản chất của nó. Dựa vào giả thuyết này, và trên cơ sở giả thuyết, nhà hóa học đã tiến hành quan sát và thu nhập các dữ kiện thí nghiệm theo một hướng nhất định. Như vậy, nhiêm vụ của nhà hóa học – nghiên cứu là ở chỗ làm thế nào xuất phát từ các hiện tượng và thông qua hiện tượng, đi sâu vào bản chất của chất (hoặc quá trình) hóa học được nghiên cứu, tức là chứng minh tính đúng đắn của giả thuyết của mình. Trên nguyên tắc, điều này có thể thực hiện được. Bởi vì, như triết học khoa học đã xác nhận, bản chất và hiện tượng là không tách rời nhau, chúng gắn bó với nhau một cách hữu cơ, thống nhất biện chứng với nhau. Hiện tượng có bản chất làm cơ sở của nó, và bản chất bộc lộ ra ở hiện tượng. Theo cách phát biểu của V.I.Lênin thì “bản chất hiện ra, hiện tượng có tính bản chất”. Khó khăn trong việc phát hiện ra bản chất của một đối tượng hóa học là ở chỗ nếu chỉ quan sát trực tiếp một hiện tượng thôi thì không đủ. Thực vậy, khi xác định bản chất của một chất lỏng nào đó thì nhà hóa học phải thực hiện một loạt phản ứng với chất đó, đặc biệt là phải cho chất đó tác dụng với những kim loại như nhôm và kẽm. Khi đó sẽ quan sát thấy hiện tượng hòa tan kim loại. Tuy nhiên, nếu chỉ căn cứ vào đó mà kết luận rằng chất lỏng được nghiên cứu là một axit thì là không có căn cứ, vì những kim loại này cũng tan được cả trong chất kiềm. Do đó hiện tượng là phong phú hơn, là muôn hình muôn vẻ với ý nghĩa là nó thường phản ánh thuộc tính đặc trưng không những cho bản chất của mốt chất nhất định, mà đặc trưng cho những hợp chất có bản chất hóa học khác nhau. Do đó, từng hiện tượng đơn nhất thì có những mối liên hệ phụ, thứ yếu so vối một bản chất nhất định. Hiện tượng không bộc lộ toàn bộ bản chất, mà chỉ bộc lộ một nhân tố nào đó của bản chất thôi. Hiện tượng và bản chất không trùng nhau còn do ở chỗ đến lượt nó, bản chất với tư cách là cái chung cũng không bao hàm hoàn toàn các hiện tượng riêng rẽ. Bản chất không biểu thị nhiều đặc tính và thuộc tính của các đối tượng cụ thể. Ta biết rằng mỗi một phản ứng hóa học đều có kèm theo sự thu hoặc phát ra nhiệt, sự kết tủa nhiều cấu trúc tinh thể, sự tạo thành tướng lỏng hoặc giải phóng ra hợp phần khí, thay đổi màu sắc, thường có mùi đặc biệt, v.v…Tuy nhiên, tính nhiều vẻ của những đặc điểm kèm theo mỗi một phản ứng hóa học này không còn nữa khi chúng ta nói đến bản chất. Bản chất của phản ứng hóa học là ở sự phá vỡ và tạo thành những mối liên kết giữa các nguyên tử và nhóm nguyên tử, và trên cơ sở đó có sự biến đổi thành phần, cấu tạo và các thuộc tính của các chất phản ứng. Như vậy, mặc dù bộc lộ ra bên ngoài trong các hiện tượng riêng rẽ, bản chất cũng không ở ngay trên mặt các hiện tượng đó. Do đó Mac viết rằng : “…Nếu hình thức bộc lộ và bản chất của các sự vật sáp nhập với nhau thì mọi ngành khoa học sẽ hóa ra thừa”. Tư duy lý thuyết có vai trò quyết định ở đây; dựa trên những giác quan nhất định, dựa vào những quan sát thì nghiệm do tính nhiều vẻ của các hiện tượng mà tư duy lý thuyết phát hiện ra những mối liên hệ sâu sắt bên trong, tức là bản chất. Chỉ như vậy mới có thể giải thích khoa học những hiện tượng đó. Việc con người nhận thức bản chất của sự vật và hiện tượng là một quá trình đào sâu vô tận “Từ hiện tượng đến bản chất, từ bản chất bậc một đến bản chất bậc hai, v.v…vô tận”. Lịch sử phát sinh và phát triển của một trong những khái niệm quan trọng nhất của hóa học – khái niệm về hóa trị, phản ánh quá trình nhận thức và sự phát hiện ra cấu tạo của các hợp chất hóa học và bản chất của mối liên kết hóa học là một thí dụ minh họa rất rõ rang cho mối quan hệ này. Như ta đã biết, Franklenđơ (1853) lần đầu tiên đã thiết lập bằng thí nghiệm thuộc tính nguyên tử số, sau này gọi bằng thuật ngữ “hóa trị” Ngày nay thuật ngữ đó có nghĩa là “tính chất của một nguyên tử của một nguyên tố nhất định có thể hóa hợp hoặc đổi chỗ cho một số nguyên tử nhất định của nguyên tố khác”. Trong nhận thức về cấu tạo của một hợp chất hóa học sự việc đó là sự phát hiện ra bản chất bậc một, thể hiện ra ở sự hình thành khái niệm “hóa trị”. Được xây dựng trên cơ sở những quan niệm về nguyên tử, khái niệm này cho phép ta giải thích nhiều sự kiện thực nghiệm có liên quna đến thành phần và cấu tạo củ những hợp chất, hiểu sâu hơn bản chất của định luật tỷ lệ bội, tiên đoán một loạt những hiện tượng khác, sau này sẽ được xác nhận. Cùng với việc quy định rõ thêm và đưa vào các nguyên tử lượng, người ta đã xác định hóa trị của hầu hết các nguyên tố. Khái niệm hóa trị có vai trò to lớn trong việc xây dựng thuyết cấu tạo hóa học. Butlerop đã kí hiệu các mối liên kết hóa học, trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử bằng các vạch nhỏ. Số vạch chỉ hóa trị của nguyên tử của nguyên tố đã cho. Việc vận dụng các khái niệm về cấu tạo hóa học đã đánh dấu một bước tiến lớn trong nhận thức bản chất của các chất hóa học, và như ta đã biết, điều đó đã dẫn tới một sự phát triển chưa từng có thời đó về hóa học hữu cơ. Người ta không còn nghi ngờ gì nữa về sự tồn tại của hóa trị. Tuy nhiên việc xác nhận khái niệm này vẫn còn một phần nào mang tính chất hình thức, vì thời đó hãy còn chưa phát hiện ra tính chất của các lực hóa trị, bản chất của ái lực hóa học, tức là bí mật của vạch hóa trị còn chưa được khám phá ra. Giai đoạn mới trong việc nhận thức bậc sâu hơn nữa của bản chất của các chất hóa học gắn liền với việc tìm ra định luật tuần hoàn. Điều này được phản ánh ở sự phát triển sâu hơn nữa khái niệm hóa trị. Cho đến lúc ấy nhiều nhà bác học cho rằng hóa trị của nguyên tố trong các hợp chất hóa học là không đổi. Thí dụ Vuyecxo đã giả thiết lúc đầu là clo luôn luôn chỉ có hóa trị 1. Mendeleev đã chứng minh rằng hóa trị của clo có thay đổi. Hóa trị này khác nhau về chất trong các hợp chất của nguyên tố này với hidro và với oxi. Thí dụ, clo trong HCl có số oxi hóa là -1 còn trong Cl2O và Cl2O7 thì lần lượt có số oxi hóa là +1 và +7. Khi chứng minh rằng một tiểu phân hóa học (nguyên tử) có hóa trị là một sự thống nhất các mặt đối lập, Mendeleev đã phát hiện ra sâu hơn bản chất của cấu tạo các chất tạo nên từ các tiểu phân này. Thì ra không chỉ một nguyên tố có hóa trị khác nhau tùy theo các điều kiện, mà hóa trị cũng như nhiều tính chất khác của nguyên tử còn tuân theo định luật tuần hoàn, tức là sự biến đổi hóa trị không phải là ngẫu nhiên, mà là gằn liền với vị trí của nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn. Sự phát triển tiếp theo của khái niệm hóa trị gắn liền với cuộc cách mạng mới nhất trong vật lý học, với những thành tựu thực nghiệm xuất sắc trong nhận thức về cấu tạo nguyên tử. Năm 1913 Borh dựa trên những thí nghiệm đã làm, dực trên định luật tuần hoàn và mẫu hành tinh của nguyên tử đã giải thích sự phân phối các điện tử theo các quỹ đạo, đưa ra khái niệm về vòng điện tử bão hòa và vòng điện tử ngoài cùng, mà tính chất hóa học của các nguyên tố cũng như hóa trị của chúng phụ thuộc vào lớp điện tử ngoài cùng đó. Thực tế khái niệm về hóa trị đã được chuyển thành học thuyết về hóa trị, trong đó có bao gồm giải thích nguyên nhân tạo thành các hợp chất hóa học, tức là vạch ra bản chất của mối liên kết hóa học. Koxen (1915) và Liwis (1916) đã sử dụng mẫu nguyên tử của Borh để giải thích thuyết điện hóa trị và cộng hóa trị về liên kết hóa học. Vạch hóa trị tượng trưng cho mối liên kết giữa các nguyên tử trong thuyết cấu tạo, nay chchi3 đôi điện tử liên kết chung. Như vậy là bản chất tĩnh điện của mối liên kết hóa học – nguyên nhân của số oxi hóa âm và dương – đã được xác định. Tuy nhiên cơ chế của sự tạo thành đôi điện tử hóa trị liên kết, bản chất của mối liên kết cộng hóa trị, còn chưa được giải thích rõ. Những vấn đề này được giải quyết trong quá trình đi sâu thêm vào bản chất của cấu tạo nguyên tử, xác định bằng thực nghiệm bản chất hai mặt hạt và song thống nhất của các hạt cơ bản, tìm ra spin (momen tự quay) của electron, với sự phát sinh và phát triển trên cơ sở đó của thuyết cơ học lượng tử. Cơ sở của việc tạo thành liên kết ion cũng như liên kết cộng hóa trị cùng là một hiện tượng : đó là sự cặp đôi các electron. Điều này chỉ xảy ra trong trường hợp các electron có spin kháng song song. Số các electron chưa cặp đôi trong nguyên tử cho biết số liên kết hóa học có thể tạo thành, tức là cho biết hóa trị của nguyên tử nguyên tố đó. Dựa trên những quy luật của cơ học lượng tử, người ta đã xác lập được rằng những mối liên kết hóa học bền vững nhất được tạo thành về phía có sự xen phủ cực đại giữa các đám mây điện tử liên kết. Như vậy là cơ sở vật lý của tính bão hòa và tính định hướng của hóa trị đã được nêu lên; điều này vô cùng quan trọng trong việc phát triển học thuyết về các dạng không gian của phân tử Quá trình nhận thức bản chất của các chất hóa học là liên tục và theo nhiều mức độ. Sự tạo thành và phát triển các khái niệm phản ánh các mức độ đi sâu vào bản chất đó. Vì rằng bản chất là nhiều mặt, vô tận, nên trong quá trình nhận thức việc hình thành, phát triển và đào sâu những khái niệm khoa học là liên tục. Phép biện chứng của mối quan hệ lẫn nhau giữa bản chất và hiện tượng không chỉ có nội dung ở chỗ bản chất được nhận thức thông qua việc nghiên cứu thực nghiệm và suy luận lý thuyết về các hiện tượng cụ thể mà còn là ở chỗ chính việc hiểu biết về bản chất các đối tượng và các quá trình vật chất được phản ánh trong các khái niệm và định luật lại là một giai đoạn để nhận thức đầy đủ hơn về một hiện tượng cụ thể CHƯƠNG II. TẤT NHIÊN VÀ NGẪU NHIÊN TRONG HÓA HỌC Trong vô vàn những mối liên hệ muôn hình muôn vẻ tồn tại trong thế giới khách quan, nổi bật lên mối liên hệ cơ bản, lập đi lập lại, xuất phát từ bản chất của hiện tượng và những mối liên hệ thứ yếu, bề ngoài, tạm thời, phụ thuộc chủ yếu vào những điều kiện tồn tại bên ngoài của các sự vật và hiện tượng. Những phạm trù của phép biện chứng như ngẫu nhiên và tất nhiên phản ánh những mối liên hệ đó. Phạm trù tất nhiên phản ánh cái chung, cái điển hình, cái bên trong, xuất phát ngay từ những mối liên hệ sâu sắc, cơ bản, lặp đi lặp lại của các sự vật và hiện tượng trong thực tiễn. Do đó tất nhiên là những cái xuất phát từ những quy luật bên trong của sự phát triển trong những điều kiện cụ thể nhất định. Như ta đã biết, chính qui luật làm cho sự phát triển của hiện tượng diễn ra theo một trật tự xác định nghiêm ngặt. Tất nhiên là cái đã được chuẩn bị cho quá trình phát triển trước đó của hiện tượng, là cái xuất phát ngay từ bản chất bên trong của hiện tượng và nhất thiết, chắc chắn phải xảy ra. Thí dụ trọng lượng của các chất ban đầu tham gia vào phản ứng hóa học thường là bằng trọng lượng của các sản phẩm thu được; hidro tham gia vào phản ứng hóa học với tư cách là chất khử, còn clo là chất oxi hóa trong tương tác với các kim loại, butan chỉ có 2 đồng phân …điều đó có cơ sở ở những tính chất và những mối liên hệ bản chất sâu sắc của các chất hóa học. Những hiện tượng này là do tác dụng của những quy luất khách quan xác định, được hóa học tìm ra. Phạm trù ngẫu nhiên phản ánh những nhân tố thực tiễn xuất phát trực tiếp từ những điều kiện bên ngoài, từ những mối liên hệ bên ngoài, không ổn định và thứ yếu đối với một hiện tượng xác định. Ngẫu nhiên biểu lộ về cơ bản cái riêng biệt, không bản chất đối với một hiện tượng nhất định. Thí dụ, việc tạo thành một chất mới trong phản ứng hóa học bắt đầu bằng sự va chạm các phân tử của các chất ban đầu. Nhưng phân tử nào của một chất, phân tử thứ nhất, thứ ha hay thứ ba va chạm trước tiên với phân tử chất kia lại là một việc ngẫu nhiên. Có lẽ là những phân tử nào ở gần nhau nhất lúc pha trộn thì va chạm với nhau. Có nghĩa là nguyên nhân để va chạm thì có, nhưng nó không phải là chức đựng trong bản chất hóa học của các chất phản ứng, mà ở những hoàn cảnh bên ngoài bản chất đó (ở vị trí của những phân tử trong không gian, ở khoảng cách giữa chúng với nhau). Phản ứng hóa học xét về tổng thể, chiều hướng phát triển của nó là kết quả cuối cùng đã được qui định, và được xác định bởi các định luật hợp thức, hóa trị, cấu tạo hóa học. Có thể nói về ngẫu nhiên trong các phản ứng hóa học với ý nghĩa như thế nào? Trước hết, cần chú ý rằng biến đổi hóa học là sự tương tác của rất nhiều tiểu phân hóa học, tức là một hiện tượng tuân theo các qui luật thống kê. Cái đơn nhất trong quá trình này là từng tác dụng hóa học sơ cấp. Việc thực hiện tác dụng này phụ thuộc vào những đặc điểm riêng biệt của các tiểu phân hóa học va chạm với nhau, vào giá trị động năng của chúng. Động năng của các phân tử cùng loại có thể khác nhau, biểu hiện ra ở giá trị hàng rào năng lượng (năng lượng hoạt hóa) mà những phân tử này cần phải vướt qua để thực hiện tác dụng hóa học sơ cấp. Kết quả là tác dụng này có thể được hoàn thành sớm hơn hoặc chậm hơn so với thời gian tương tác của số đông các tiểu phân phản ứng. Với ý nghĩa này, tác dụng hóa học sơ cấp là ngẫu nhiên. Ta cũng biết rằng một số quá trình hóa học có thể xảy ra đồng thời theo một số hướng tạo ra các sản phẩm khác nhau. Thí dụ acid hipoclorơ không bền có thể có ba loại biến đổi : HClO à HCl + O 2HClO à H2O + Cl2O 3HClO à 2HCl + HClO2 Cả ba phản ứng này là tất nhiên. Chúng xảy ra do bản chất hóa học của HClO, tuân theo nhữnbg quy luật tương ứng về cấu tạo về thành phần của HClO. Nhưng tốc độ tương đối của các quá trình này phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện. Nếu thay đổi các điều kiện có thể tiến tới làm cho sự biến đổi của axit hipoclorơ thực tế xảy ra theo một trong ba loại phản ứng. Dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời trực tiếp, sự phân hủy HClO hầu như chỉ xảy ra theo phản ứng loại thứ nhất. Phản ứng cũng xảy ra như vậy khi có mặt các chất có thể dễ dàng hóa hợp với oxi, hoặc khi có mặt một số chất xúc tác. Tuy nhiên khi có mặt những chất hút nước, sự phân hủy HClO xảy ra ưu tiên theo phản ứng loại thứ hai, tạo thành sản phẩm khí clo oxit Cl2O. Trong phản ứng như vậy số phận của từng phân tử riêng rẽ là ngẫu nhiên; phân tử này bị phân hủy theo một trong ba cách, tuỳ theo những đặc điểm riêng của nó. Có thể nhận xét thấy những hiện tượng tương tự ở vô số các thí dụ tạo thành các oxit. Ta biết rằng một loạt những đơn chất (N2, C, P, Fe …) tạo thành một vài hợp chất với oxi. Điều này là do cấu tạo, hóa trị, bản chất hóa học của chúng. Tuy nhiên khi tạo thành CO2 chẳng hạn thì những phân tử Cacbon riêng rẽ còn có thể tạo thành cả CO. Những quá trình đi chệch ra này phụ thuộc vào những đặc điểm của phân tử cacbon nào đó trong tập hợp các nguyên tử, là những hiện tượng đơn nhất, không đặc trưng, ngẫu nhiên ở những điều kiện nhất định. Dễ dàng nhận thấy rằng những sự ngẫu nhiên như vậy, những tác dụng hóa học sơ cấp đi chệch ra khỏi quá trình phản ứng chung theo qui luật thì gắn liền với phản ứng hóa học bằng cách này hay cách khác. Cái ngẫu nhiên do phản ứng hóa học gây ra thể hiện ra dưới dạng cụ thể này hay khác trong quá trình phản ứng đó. Do đó, ngẫu nhiên liên hệ bên trong với tất nhiên. Từ đó ta hiểu được nhận xét của Enghen là cái tất nhiên “vốn sẵn có bên trong cái sẵn có cả cái ngẫu nhiên”. Khi nghiên cứu mối liên hệ giữa cái tất nhiên và cái ngẫu nhiên cần đặc biệt nhấn mạnh ý nghĩa quan trọng của các điều kiện bên ngoài. Điều quan trọng nữa là cần thấy rằng ta sẽ phạm sai lầm nếu cho rằng cái tất nhiên chỉ là những mối liên hệ bên trong, bản chất, và cái ngẫu nhiên chỉ là do những mối liên hệ thứ yếu, bên ngoài. Không nên coi những mối liên hệ bên trong, bản chất của một chất, một quá trình hóa học như một cái gì hoàn toàn tách biệt và không phụ thuộc vào những mối liên hệ bên ngoài. Đó là một quan điểm siêu hình. Trong thực tế sự biến đổi hóa học chỉ xảy ra ở những điều kiện bên ngoài xác định, trong đó cả những điều kiện không đáng kể như kích thước, nguyên liệu và tình trạng của thành bình phản ứng cũng quan trọng. Nói cách khác, phản ứng xảy ra trong mối quan hệ tác động qua lại giữa các yếu tố bên ngoài với các yếu tố bên trong quy định bản chất hóa học của chất. Những điều kiện của phản ứng cũng là điều kiện quyết định để cái ngẫu nhiên chuyển thành cái tất nhiên và ngược lại. Như thấy được từ các thí dụ trên, tác dụng hóa học sơ cấp, đơn nhất là cái ngẫu nhiên trong quá trình phản ứng, thí dụ như sự tạo thành các phân tử CO riêng lẻ khi điều chế CO2, hoặc sự phân hủy các phân tử HClO riêng biệt theo cách phân hủy thứ ba, trong khi sự phân hủy phần lớn các phân tử của chất này phải xảy ra theo cách thứ nhất hoặc thứ hai ở các điều kiện nhất định. Trong những trường hợp này để cho cái ngẫu nhiên chuyển thành cái tất nhiên, cần phải có những điều kiện bên ngoài sao cho cái ngẫu nhiên thể hiện ra trước kia ở một tác dụng sơ cấp cá biệt trở thành có tính chất hàng loạt, trở thành tất yếu cho phần lớn các tiểu phân phản ứng. Tìm hiểu những điều kiện và quy luật chi phối tập hợp các tiểu phân đó có nghĩa là tìm ra cái tất nhiên, tức là sự chuyển hóa từ ngẫu nhiên thành tất nhiên. Dễ dàng quan niệm quá trình ngược lại. Như vậy cực tính của cái ngẫu nhiên và tất nhiên là tương đối. Những phạm trù này mặc dù đối lập với nhau nhưng lại gắn bó chặt chẽ với nhau, và chuyển hóa qua lại ở những điều kiện xác định. Bằng những tư liệu thực nghiệm, hóa học đã chứng minh rằng không có cái tất nhiên “thuần túy” …Cùng một hiện tượng có thể khi là tất nhiên, khi là ngẫu nhiên tùy theo những mối quan hệ, điều kiện và liên hệ khác nhau. Việc tìm hiểu mối quan hệ giữa cái ngẫu nhiên và cái tất nhiên cho phép tìm ra logic bên trong của sự phát triển khoa học hóa học. Thí dụ, ta đã biết rằng trước khi phát minh ra định luật tuần hoàn việc tìm ra mốt loạt các nguyên tố và những tính chất của chúng chỉ là những trường hợp ngẫu nhiên. Có thể nêu lên làm thí dụ điển hình việc nhà giả kim thuật