автореферат диссертации по истории, специальность ВАК РФ 07.00.10
диссертация на тему: История и методология создания и развития методов химического анализа

Полный текст автореферата диссертации по теме "История и методология создания и развития методов химического анализа"

21-292

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ШК ИНСТИТУТ ИСТОРИИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ И ТЕХНИКИ

На правах рукописи

АПЕНОВЙ Светлана Эдуардовна

ИСТОРИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Специальность 07.00.10 - история науки и техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата.химических наук

МОСКВА 1392

Работа выполнена в Институте истории естествознания и техники РАН,

Научный руководитель: академик РАН Ю.А.Золотов

Научный консультант: доктор химических наук,

профессор С.Г.Кара-Иурза

Официальные оппоненты: доктор химических наук,

Ведуцая организация: Московский государственный

университет им.>1.В.Ломоносова, химический факультет

103012, Йосква, Старопанский пер., 1/5.

С диссертацией мовно ознакомиться в библиотеке Института истории естествознания и техники РАН.

профессор В.И.Кузнецов, доктор химических наук, профессор О.М.Петрухин

Автореферат разослан

1992г.

и

Ученый секретарь специализированного совета кандидат химических наук

i ;; •• скал

С- .:.ЛЯ ОБЩЯ ХПРПКТЕРИСТИКА PÎ1ROTU

.ЙБЛИОТЕЛА —

Актуальность теми. В последние десятилетия методы аналитической химии перевивают период бурного развития. Появилось много принципиально новых методов анализа, некоторые известные методы были усовершенствованы, получив Фактически второе рождение. Предел обнаружения от микрограммового уровня снизился за последние сорок лет до субпикограммового. Такие периоды в истории науки требуют особенно внимательного изучения и осмысления. Поскольку одним из ваянейиих проявлений деятельности аналитической химии является создание новых методов анализа, то изучение истории и методологии их создания и развития представляет большой интерес и вопросы, связанные с этими проблемами, приковывают внимание как аналитиков-профессионалов, так и ученых других областей.

Цель работы. В настоящей работе была поставлена цель разработать новый подход для изучения истории создания и развития методов химического анализа:

- исследовать в историческом аспекте методы химического анализа в процессе их создания, дальнейиего усовершенствования и использования:

- применить наукометрический подход для изучения создания и развития методов химического анализа;

- выявить на основе сочетания исторического анализа .с наукометрическими методами современные тенденции развития некоторых методов химического анализа.

Ыетодн исследования, используемые в диссертации, включают :

- анализ философских трудов по проблемам химии;

- историко-научный анализ оригинальных работ, монографий, учебников по аналитической химии:

- наукометрический анализ систем вторичной информации (реферативные журналы, указатели библиографических ссылок, машиночитаемые базы данных);

- обзор современного состояния и развития основных направлений аналитической химии.

Научная новизна:

1) разработан новый подход, сочетающий исторические и наукометрические методы, для анализа развития отдельных областей науки;

2) впервые проведен системный анализ результатов наукометрических исследований за несколько лет, выявивший

как общие тенденции развития аналитической химии, так и тенденции развития некоторых методов химического анализа;

3) актуальные проблемы аналитической химии освещены через анкетный опрос отечественных аналитиков-специалистов;

4) введен новый подход исторического исследования; анализ воспоминаний создателей методов;

5) разработана методика с использованием анализа цитирования для изучения истории развития и применения методов химического анализа (опробовано на примере атомно-абсорбционной спектрометрии).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1) Предлагается теоретический подход к оценке тенденций развития методов химического анализа и экспериментальные данные, полученные в результате применения этого подхода, Приводятся индикаторы, позволяющие определить;

- тенденции развития методов химического анализа;

- оценку реальных масштабов использования методов;

- наиболее активно развивающиеся в современных условиях методы анализа.

2) Предлагается исследование материалов рубрики "Классики цитирования" издания "Current Contents"; приводится содермательный анализ воспоминаний создателей методов анализа и наукометрический анализ библиографий статей, посвященных методам химического анализа. Результаты этого исследования использовались для выявления особенностей создания и развития методов химического анализа.

3) Исследованы фрагменты истории атомно-абсорбционной спектрометрии, обобщен материал, в котором история метода дана через восприятие его создателей;

- предыстория атомно-абсорбционного метода анализа;

- создание атомно-абсорбционной спектрофотометрии;

создание атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией.

4) Предлагается наукометрической подход с использованием анализа цитирования, позволяющий. показать дальнейиее развитие метода атомно-абсорбционной спектрометрии.

5) Представлена схема, показывающая на примере событий, отобранных из истории аналитической химии за двухсотлетний период,.что процесс создания метода от наблюдения нового явления, поло«енного в основу метода, до воплощения этого явления в конкретном методе анализа, подчиняется в целом общим закономерностям выявленным ранее для других областей науки и техники.

Теоретическая и практическая значимость исследования определяется тем, что в нем на основе сочетания исторического и наукометрического подходов впервые проанализированы закономерности, действующие при создании и распространении методов химического анализа. Подход может Сыть использован и для других областей науки.

В силу большого разнообразия используемых в аналитической химии методов и принципов, а такяе объектов приложения деятельности химиков-аналитиков, потребность в регулярном осмыслении состояния и тенденций развития аналитической химии особенно велика. Результаты данного исследования в определенной мере будут способствовать этому процессу.

Результаты диссертации могут быть использованы при разработке учебников, монографий, курсов по истории химии; для дальнейших исследований в истории аналитической химии; при подготовке лекционных курсов в университетах и педагогических вузах.

Конкретная информация, полученная для некоторых методов химического анализа (научные центры, журналы, базы данных), имеет, ценность как с точки зрения изучения тенденций развития самого-метода и его приложений, так и для применения конкретных методик (из базы данных) аналитиками-пользователями. Это несомненно расширит возможности аналитиков-профессионалов.

Апробация работы.' Основные результаты работы были доложены на научных конференциях аспирантов и молодых специалистов по истории естествознания и техники ИИЕТ АН СССР (1987,1990), на расширенной сессии Научного совета пр аналитической химии АН СССР (1988 г.), Всесоюзной конференции по истории и методологии аналитической химии (1990 г.). Основное содержание работы изложено в 5 статьях.

Объем и структура работа. Работа изложена на 148 страницах, набранного на компьютере текста, иллюстрирована 11 рисунками, 17 таблицами, 2-мя схемами, список литературных источников включает 101 наименование. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и выводов.

СОДЕР1АНИЕ РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ

Для современной аналитической химии характерно

интенсивное развитие. Резко увеличился рост продан аналитических приборов: лишь за десятилетие с 1975 по 1985 г. объем ирода» возрос в 10 раз и достиг примерно 3 млрд. долларов, а уже в 1987 году он составил 4.1 млрд. долл. Этому феномену есть несколько объяснений. С одной стороны, охрана окружающей среды, потребности здравоохранения, создание новых технологий нуждаются в надежных высокочувствительных методах. С другой стороны, развитие фундаментальных и прикладных научных исследований, подчиняющихся своей внутренней логике, представляет все большие возможности в создании аналитических методов.

Наблюдение за развитием аналитической химии ставит множество вопросов, ответы на которые важны как для историков и методологов науки, так и для аналитикоз-профессионалов. Одной из характерных особенностей аналитической химии является ее глубокое взаимодействие с другими науками: используя их идеи и принципы, аналитическая химия создает новые методы и поставляет их дисциплинам, изучающим материю (биология, материаловедение и т.д.). В методологическом плане важно и полезно следить за развитием такой науки как аналитическая химия еще и потому, что ее можно изучать в качестве модели науки нового типа (быстро развивающейся, тесно контактирующей с другими), а для аналитиков-профессионалов и ученых других специальностей подобные исследования необходимы для осознания той важной роли, которую играет аналитическая химия, правильно оценить занимаемые ею позиции (анкетный опрос отечественных аналитиков, проведенный нами, показал, что в сообществе аналитиков существует потребность в получении информации в области истории и методологии аналитической химии).

Интерес к этим проблемам существует и в международном сообществе, доказательством тому проведение симпозиумов и .конференций: 1-ый Международный симпозиум по философии и истории аналитической химии; Симпозиум по компьютеризации аналитики; конференция Евроанализ и и др. В 1990 году I Москве проила первая Всесоюзная конференция по истории и методологии аналитической химии, Отечественные ученые рассматривали вопросы о месте аналитической химии в системе научного знания и в обществе; о стимулах развития аналитической химии; о сочетании фундаментального и прикладного аспектов в ней; об определении науки и ее названии.. Среди отечественных ученых можно назвать немало имен, чьи оригинальные и глубокие исследования представляют

собой работы мирового класса.

Не вызывает сомнения, что на данном этапе своего развития аналитическая химия требует особого внимания к своим методологическим проблемам.

В настоящее время при исследовании развития научных направлений используются не только исторические, но и наукометрические методы. Сочетание исторического анализа, основанного на последовательном рассмотрении событий и материалов, с некоторыми количественными оценками наукометрических исследований, позволяет получить важные и полезные результаты.

В мировой научно-информационной системе одним из самых мощных инструментов поиска стали издания и базы данных американского Института научной информации. С начала 60-х годов Институтом ежеквартально издается "Указатель библиографических ссылок" - "Science Citation Index", для которого просматриваются 3-4 тыс, научных журналов мира. 1урналы подбираются с тем расчетом, чтобы существенная информация в области фундаментальных наук индексировалась в указанных изданиях (некоторые эксперты утверждает, что 90* "важной" информации регистрируется в этих изданиях). В своей работе мы использовали базы данных "Science Citation Index" - "Указатель библиографических ссылок", а так«е издания Института научной информации - "Current Contents" и "Science Hatch".

Глава I. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

В главе первой рассмотрен теоретический подход к оценке .тенденций развития методов аналитической химии и представлены экспериментальные данные, полученные в результате применения этого подхода. Если встать на точку зрения, полагающув, что аналитическую химию можно рассматривать как систему различных типов деятельности (от Фундаментальных исследований до рутинного производственного проведения регулярных анализов), то эти типы деятельности можно выделить в виде 3-х самостоятельных направлений.

Процесс создания нового оригинального метода (в работе приведено постадийное описание этого процесса, данное Ю.Й.Золотовым), Усовершенствование известного метода (исследования и разработки в этом направлении составляют значительный объем усилий). Деятельность" по анализу конкретных объектов. Отмечено, что при создании нового метода целью является реализация . потенциала научного

открытия - соединение возможности, появившейся благодаря прорыву в какой-то области науки с потребностями аналитической химии. При усовершенствовании метода задачей исследователя является адаптация yse продемонстрировавшего ценность метода к конкретным потребностям и возможностям множества потребителей. При анализе конкретных объектов аналитический метод используется как средство, ценность представляет результат.

Было показано, каким образом эти типы деятельности находят отражение в информационных источниках: деятельность по созданию и усовершенствованию методов отражается в научных публикациях. Оценку реальных масштабов использования методов дает анализ данних по объему продай аналитического оборудования; структура докладов крупнейших международных конференций; опрос пользователей аналитическими приборами.

Исследования в области оценки тенденций развития направлений и методов аналитической химии имеют свои традиции и связаны в первую очередь с именами И.М.Ориент, а также В.Г.Березкина и Й.Г.Строиберга - у нас в стране и Т.Брауна - за рубежом.

Аналитический обзор и сопоставление результатов наукометрических исследований за несколько десятилетий позволили сделать выводы об обцих тенденциях развития аналитической химии*, во второй половине XX века ясно прослеживается линия на уменьшение использования классических методов анализа - гравиметрии и титриметрии, активное использование спектроскопических,

хроматографических и электрохимических методов. Отмечено, что в 40-60-е годы преимуцество было за спектроскопическими и электрохимическими методами, начиная с 60-х годов постепенно начало нарастать использование хроматографических методов и в настояцее время (1985-1988 гг.) данные по объему продаж показывают, что наибольшим спросом пользуются все хроматографические приборы, особенно приборы для высокоэффективной жидкостной хроматографии (метод разработан к 1970 году), спрос на ионные хроматографы увеличился с 1985 по 1988 г. более чей в 2 раза. Среди спектроскопических приборов в настоящее время первенствуют атомно-абсорбционные спектрометры и атомно-эмиссионные спектрометры с индуктивно-связанной плазмой -ИСП. ИСП - высокочастотный разряд в аргоне при атмосферном давлении был открыт в 1941 году нашим соотечественником Г.И.Бабатом (описание истории дано в 3-й главе), в 60-е годи предложен Ридом и Фасселом в качестве

источника возбуядения для атомно-эмиссионной спектрометрии, благодаря уникальным характеристикам источника метод получил второе роядение.

Был применен такой традиционный метод оценки состояния и тенденций развития,, как опрос экспертов - ведущих специалистов в своей области. Полученные результаты сравнивались с результатами аналогичного исследования Т.Брауна (см.табл.1). Оценки наших специалистов хорошо совпадают с оценками экспертов Т.Брауна. Расхоядение связано с оценкой направления "органические реагенты", вероятно по той причине, что начиная с работ Л.А.Чугаева и до настоящего вренени, наши ученые имели достияения мирового уровня как в области теории органических реагентов, так и в практическом плане. Расхоадение в отношении ЯМР-спектроскопии связано с тем, что многие из отечественных аналитиков не относят ЯИР-спектроскопию к методам аналитической химии (по данным нашего анкетного опроса).

Выявлено, что большое значение придается проточно-инжекционному анализу (создан в 1975 году). Это в настоящее время один из наиболее эффективных методов автоматизации анализа растворов (возможность работать в закрытой системе; использовать реакции с неустойчивыми соединениями; производительность несколько сот анализов в час; высокая воспроизводимость результатов; заметно меньшая стоимость по сравнению с другими способами автоматизации). . -

Проведено исследование по ключевому слову в заглавии статьи "fJow-lnjecfcion analysis" (база данных "Указателя библиографических ссылок", 1986-1990 гг.). Выявлены страны (35 стран), проводящие исследования в данной области. Приведен список стран, проявляющих наибольшую публикационную активность ССИЙ, Испания, Япония, Англия, ФРГ, Голландия, СССР, Южная Африка, Дания. Швеция и Австралия), а такие списки исследовательских центров и научных вурналов. В результате исследования получена база данных, позволяющая выявить, какие объекты наиболее часто являлись предметом исследования ( 1986-1990 гг.), и в каком направлении идет усовершенствование проточно-инвекционного анализа. Данные имеют ценность как с точки зрения изучения тенденций развития самого метода и его приложений, так и для применения конкретных методик аналитиками-пользователями. В методологическом плане появление проточно-иннекционного анализа указывает на повышение уровня развития аналитической химии.

Еще одним ярким примером , оценивающим уровень развития аналитической химии, является разработка такого направления как биосенсоры (в биосенсорах получили свое дальнейшее развитие электрохимические методы), 1969 год считается годом создания этого нового класса аналитических устройств, биосенсоры представляют собой биологический чувствительный элемент (микроорганизмы, ферменты. ДНК. РНК, антитела, ткани и т.д.) непосредственно сопряженный или интегрированный с Физико-химическим преобразователем (электрохимические, твердотельные, оптоэлектронные и др. системы) и предназначенные для ' прямого и селективного определения веществ в различных средах. Достоинства биосенсоров (чувствительность, избирательность, непрерывность, обратимость действия, миниатюрность и возможность сопряжения с компьютером) обеспечили их интенсивную разработку для медицинских, биотехнологических и экологических целей.

Анализ результатов подсчета рефератов из "Analytical Abstracts" (1970-1980 гг.) в области электрохимических методов анализа показал, что в те годы статьи, относящиеся к разработке биосенсоров, были единичными. Нами проведено исследованеи по ключевому слову в заглавии статьи "biosensor"

(база данных на оптических дисках "Указателя библиографических ссылок", 1986-1990 гг.). Выявлена динамика роста числа публикаций, содержащих в заглавии термин "biosensor" (построены кривые роста для публикаций с терминами в заглавии "biosensor", а также "enzynelectrode" и "lnmunelectrode"). Прослежена динамика роста числа научных центров, наибольвее число научных центров, разрабатывающих биосенсоры, находится в США, затем идут Япония и Англия, далее Ивеция, Канада, Италия. ФРГ. ГДР, 'СССР. Выявлены журналы, которые наиболее часто публикуют информацию о биосенсорах. Отражение процесса взаимодействия аналитической химии с другими науками имеет место в названиях журналов. Кроме аналитических журналов таких как "Analytical Cheilstry", "Analytlca Chuica Acta", "Analytical Letter" в список воили "Journal of Electrochemical Society". "Biosensors". "Biosensors and Bioelectronlcs". "Sensors and Actuators". "Clinical Cheuistry", "Clínica Chlaica Acta". "Journal of the Biotechnology".

Биосенсоры - показательный пример все более глубокого взаимодействия аналитической химии с другими науками. Успехи в этой области связаны как с достижениями в области химии,

Таблица 1

Достижения аналитической химии за 1935-1985 гг.

N

п/п

Разделы аналитической химии

Результаты опроса зарубежных экспертов

Результаты опроса отечественных экспертов

1.йтомно-абсорбционная спектрометрия (включая электротермическую атомизацив)

2.Высокоэффективная жидкостная хроматография

3.Газовая хроматография

4.Ионоселективные электроды

5.Вольтампйрометрия (.импульсная, циклическая, инверсионная)

В.ЯМР-спектроскопия (включая ЯМР с преобразованием Фурье)

7.Атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-

• связанной плазмой

8,Разные гибридные методы

Э.Масс-спектрометрия Ю.Проточно-иняекционный анализ

Атомно-абсорбционная спектрометрия (включая электротермическую атомизацип)

Органические реагенты

Моноселективные электроды Газовая хроматография Проточно-иняекционный анализ

Высокоэффективная жидкостная хроматография

Разные гибридные методы

Атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой

Кетоды анализа поверхности

Ионообменная хроматография (включая ионную)

так и в области биологии. Взаимодействие различных разделов науки, идей и технологий, в данном случае аналитической химии, биологии, биохимии и измерительной техники и будет играть решающую роль в дальнейшем развитии этого направления аналитической химии.

В качестве полезного подхода по выявлении наиболее активно используемых и перспективных методов предложен анализ информационного издания "Science Hatch", методика описана в работе. Частотный анализ (подсчет упоминаний интересупцего термина) позволил выявить как наиболее активно используемые и перспективные (в порядке убывания значимости): капиллярный электрофорез, трехмерную 9МР-спектроскопив, масс-спектрометрию электрогидродинамического распыления. Из традиционных методов следует указать циклическую и инверсионную вольтамперометрию, рамановскую спектроскопию с преобразованием Фурье для рутинного анализа, а также компьютерное моделирование для отдельных процессов жидкостной и высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Глава!I. ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СОЗДАНИЯ МЕТОДОВ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА СОДЕРЖАНИЯ РУБРИКИ "КЛАССИКИ ЦИТИРОВАНИЯ" ИЗДАНИЯ "CURRENT C0NTEHTS"

В первой главе били выявлены тенденции развития методов аналитической химии, показаны наиболее важные и перспективные методы (основанием в большой степени послужила оценка научной продукции исследовательского сообщества различными наукометрическими методами).

Проблему создания и развития методов можно рассматривать и на другом уровне: используя воспоминания самих создателей методов - наших современников, завоевавших неоспоримый авторитет в научном сообществе. Для этого были изучены, систематизированы и проанализированы материалы, собираемые и публикуемые Институтом научной информации в еженедельном издании "Current Contents". В издании существует рубрика "Классики цитирования", из которой можно получить сведения в интересующей области науки (естественным наукам посвящено 5 выпусков: 1. Науки о жизни; 2. Физические, химические и науки о Земле; 3. Технология и прикладные науки; 4. Сельское хозяйство,, биология и науки об окружающей среде; 5. Клиническая медицина) о публикации, которая с. момента ее выхода в свет получила необычно большое число ссцдок.

Изучение воспоминаний авторов статей -"классиков цитирования" за 10 лет (1977-1987 гг.) позволило виявить более трех тысяч научных достияений. Из них были выбрани описания, касающиеся аналитической химии, они составили 9'/. от общего массива статей - "классиков цитирования". В рубрике "Классики цитирования" приведены библиографические данные, краткое содернание статьи, число ссылок, которое статья получила с момента ее опубликования, комментарии (воспоминания) автора высокоцитируемой статьи.

Первый этап анализа рубрики "Классики цитирования" был связан с наукометрическим исследованием. Било выявлено распределение публикаций, касающихся аналитической химии, по выпускам "Current Contents", Более половины - 52.37. от общего массива публикаций приходится на выпуски "Науки о яизни", 20.57. - на "Физические, химические и науки о Земле", 12.7% - на "Сельское хозяйство, биология и науки об окружающей среде" и по 7.25Х на выпуски "Клиническая медицина" и "Технология и прикладные науки". Показано распределение статей - "классики цитирования" по иурналам: наибольшее число (24 статьи) опубликовано в "Journal of Biological Chemistry", в "Biochemical Journal" - 11. в "Analytical Biochemistry" - 8, в "Analytical Chemistry" - 6 статей. Полное распределение no областям и журналам в работе, приводится в таблицах. Отмечено, что полученные даяние указывают на приоритетное полояение биологии, особенно молекулярной.

Для каждой статьи было подсчитано среднее число ссылок за год. Это число различно для разных областей: для выпуска "Науки о жизни" наиболее часто встречаются статьи, имеющие от 27 до 100 ссылок в год, для выпусков "Физические, химические и иауки о Земле" от 10 до 27 ссылок в год, "Сельское хозяйство, биология и науки ой окри*ающей среде" -менее 10 ссылок в год (наблюдается зависимость от величины области).

Публикации в камдой области охватывали значительный временной интервал, начиная с 40-х годов. Наши подсчеты показали, что наиболее плодотворными били 60-е годы (хотя, возможно, ссылки на работы 70-х годов еще не накопились). Результаты исследований по распределению ссылок но областям и публикаций по годам в работе представлены на гистограммах.

На втором этапе проведен содержательный анализ рубрики "Классики цитирования": изучение комментариев (воспоминаний) создателей методов. Это позволило посмотреть на проблему

создания метода изнутри, через восприятие самих исследователей. Оказалось возможным выяснить следующие подробности: что явилось причиной начала исследований; какие препятствия и неожиданные трудности возникали в ходе исследований; почему данная статья высоко цитируется и многое другое.

Статьи, относящиеся к аналитической химии, были разделены на 3 группы (см. схему 1). Первую, в количественном отношении небольшую группу, составили обзорные статьи и статьи, излагающие теорию метода. Вторую группу, объединившую статьи, предлагающие принципиально новый метод, составили единицы публикаций. Основная масса статей - третья группа - статьи, излагающие деятельность по усовершенствованию метода.

Анализируя статьи I группы, мы показали, что для обзоров "классиков цитирования" характерно присутствие прогностической компоненты, когда в публикации проводится системный анализ проблемы и предлагаются пути ее решения (были рассмотрены обзоры по хроматографии и обзор Г.Рехница "Ионоселективные электроды: новая жизнь для аналитической потенциометрии" (1967 г.).

Показано, что статьи, связанные с созданием нового оригинального метода и усовериенствованием уже известного метода (группа II и группа III на схеме I) подчинены ряду общих закономерностей: интерес к новому объекту; возникновение новой исследовательской области, требующей метода для решения проблемы; конкретно поставленная задача.

Были выявлены факторы, влияющие на создание оригинального метода и усовершенствование известного метода (см. схему I). Для характеристики II группы статей приведено описание создания метода оже-электронной спектроскопии с анализом материала и выявлением закономерностей, касающихся процесса создания этого метода. Для третьей группы статей (статьи по усовершенствованию метода) каждый из приведенных на схеме I факторов, влияющих на процесс усовершенствования метода, представлен яркими показательными примерами из комментариев-воспоминаний авторов публикаций - "классики цитирования". Не останавливаясь на каждом, рассмотрим такой фактор как "сотрудничество людей разной дисциплинарной направленности". В процессе изучения воспоминаний создателей метода нами неоднократно отмечалось плодотворное сотрудничество химика и физика, иммунолога и химика, биохимика и химика-органика.

Irtw

lisant i itijímnm CTtrvi (qiriicmtcu iiunem)

Ii uEiu иш ptm i cnjim I r jtiitpucmiim miu п iiinm: |

Wl)lnt((t i uni] Нищ; H tum, цсдегиш цщшиш nid «ni. И^Шяшшш mil itani

иицшш; Hillnqini шошш эцга.

Hl гпш

CtilU n |СШ|11К1МШП niicmri ИТЦ1.

taitlH, Illlttl! II I>H«t №|UU lltlli:

1) hill|!UI Iii 1ЩШ1 nun 1ШШ I Hlüljtnt М1ПШСТ1 нш ш I UCTUII ui (Tftinii ¡htm;

2) 1шеги с рксгш кпцп,

luTipi, шипе в ццш jcnciiticniiuu ница;

1) iu» rijlilK nntnt DltCIIin UÜIi;

2) ItfUil i UHij luuun qiiifii; 5) Imp i и)фцо;

\) (.(гщшесгп кскдшгш! mut цсщищп!

nifuitmeti; S) [цецшп iiiinjuu! кзашщпыш пищ); i) 1шш,

fou i. Tpi гцш qümul - 'шссга pipou1, писцш i uuimtcnl шп.

w

Изучение и системный анализ подобных половительных примеров играет в настоящее время очень важную роль: меядисциплинарные отношения не всегда складываются благоприятным образом, сказывается различие в культуре образования специалистов (в частности, в литературе имеются сведения, что всвязи с осуществлением проекта "Геном человека" возникает такое недопонимание мевду классическими биологами и аналитикани профессионалами).

Анализ • публикаций "классики цитирования" подвел к вопросу: кто создает методы анализа? Исследователей, создающих методы анализа мояно объединить в три сообщества. Одна группа - это аналитики-профессионалы и аналитики-прибористы, для них создание метода - основная цель их деятельности. Вторая группа - исследователи, работающие в какой-либо предметной области, к созданию метода их побуядает конкретная проблема, метод для них является инструментом решения этой проблемы; Третья группа - это исследователи, работающие в областях непосредственно не связанных с химическим анализом. В процессе изучения какого-либо явления они смогли выявить его связь с составом или строением вещества и предложили использовать эту закономерность в качестве основы нового аналитического метода. Например, создание метода оае-спектроскопии (статья "классик цитирования") демонстрирует вклад исследователей 3-й группы. Среди публикаций "классиков цитирования" более половины статей относятся к области биохимии, эти статьи, представленные столь широко, иллюстрируют деятельность исследователей, которых мы отнесли ко 2-й группе. Что касается примеров, характеризующих деятельность 1-й группы, то это многочисленные примеры из иизни исследовательских аналитических лабораторий.

ГЛАВА III. ФРАГМЕНТ« ИСТОРИИ АТОИНО-ЗМИССИОННОГО И AT0UH0-АБСОРБЦИОННОГО МЕТОДОВ АНАЛИЗА

В этой главе представлен материал, касающийся истории спектрального анализа, атомно-змиссионной спектрометрии в ее современном варианте и атомно-абсорбционной спектрометрии, выделены наиболее важные вехи истории этих методов. Выбор методов был обусловлен богатой историей спектрального анализа (он yse отметил свое 130-летие). История атомно-абсорбционной спектрометрии неразрывно связана с историей спектрального анализа, поскольку в год создания спектрального анализа (1859) Кирхгоф и Бунзен создали

необходимые условия для наблюдения абсорбции в пламенах и показали возможность построения системы абсорбционного анализа.

В исследовании, с одной стороны, проводилось выявление закономерностей, действующих при создании и развитии спектрального анализа, с другой - исторический опыт этого метода использовался в качестве фона, на котором создавался и развивался метод атомно-абсорбционной спектрометрии. Некоторые страницы истории методов показаны через восприятие таких ученых как Ландсберг, Вавилов, Яоли, Львов. Как и в случае со статьями "классиками цитирования" оценки создателей метода атомно-абсорбционной спектрометрии А.Уолиа и Б.Львова позволили рассмотреть процесс создания метода через их восприятие (изнутри) - восприятие живых участников событий.

Было отмечено несколько причин задержки создания атомно-абсорбционной спектрометрии:

¡.Активное развитие эмиссионных методов;

2.Преимущества атомно-абсорбционной спектрометрии не были уяснены настолько, чтобы стимулировать исследования в этой области (до 30-х годов спектральный анализ рассматривался в . целом как качественный метод, а преимущества эмиссионной спектроскопии в этом плане перед абсорбционной неоспоримы);

3.Отсутствие простой и применимой для больаого числа элементов в образцах различного состава схемы атомно-абсорбционного анализа;

4.Отсутствие необходимых технологий для регистрации атомной абсорбции (в 30-е и в начале 40-х годов детектирование было фотографическое, регистрация атомной абсорбции этим способом менее удобна, чем регистрация эмиссии, лишь в середине 40-х годов стали использовать фотоумножители).

К началу 50-х годов все необходимые технологии стали доступными. В методологическом плане для создания метода важным било то, что сам Поли несколько лет занимался изучением молекулярной абсорбции, и по существу он предложил спектрофотометр. который был им разработан для спектрофотометрии молекулярного поглощения, Й качестве источника монохроматического излучения он использовал лампу с полым катодом (описана Паиеном еще в 1923 г.), а дяя получения атомов определяемого элемента из образца растюра - пламя горелки Лундгарда (изобретена Лундгардом ь 1924 г.).

Метод бил создан А.Нолвем в 1955 году и ознаменовался выходом статьи "Применение атокно-абсорбционного спектра для химического анализа".

Изучение истории дальнейиего развития метода атомно-•абсорбционной спектрометрии было проведено нами на основе анализа результатов цитирования первой основополагающей публикации А.йоляа за период с 1955 (год создания метода) по 1988 год. Были рассмотрены 6 периодов: 1955-1964 гг., 19651969 гг., 1970-1974 гг., 1975-1979 гг., 1980-1984 гг., 19851988 гг. Показано, какие изменения в цитируемости публикации произошли за данные периоды времени.

Первые 10 лет (с 1955-1964 гг.) на статью ссылались исследователи, группирующиеся в журналах профессиональных аналитиков, таких как "Spectrochialca Acta", "Analytlca ChJmica Acta", "Analytical Chemistry", "Analyst", а такие «урнала "Nature" - мевдисциплинарного журнала, посвященного в основном крупным направлениям и событиям на переднем крае науки.

В последующее пятилетие (1965-1969 гг.) картина резко изменилась. Нами показано, что в 3 раза увеличился круг яурналов, подавляющее число которых - куриалы предметных областей. Это иллюстрирует особенности аналитической химии как меядисциплинарной науки, указывает на ее тесную связь с другими областями знания.

В 1970-1974 гг. преимущественное положение оставалось у вурналов предметных, областей и далее для периода с 1975 по 1979 гг., т.е. в течение 15 лет с 1965 по 1979 гг. метод проникает в различные области и активно в них осваивается и используется.

Качественно иная картина наблюдалась для периода 19801984 гг. Как и в первый период распространения метода (19551964 гг.) на статью ссылаются в основном аналитики-профессионалы, ссылки идут из яурналов "Spectrochlelca Acta". "Progress In Analytical Atonic Spectroaetry", "Analytical Chenlstry", "Analyst", Это показатель того, что внимание аналитиков приковано к самому методу, а не к конкретным проблемам его приложения. Анализируя результаты по цитируемости статьи, мы проводили сравнение наиих выводов с выводами, представленными на схемах развития метода, предложенных аналитиками-профессионалами. Наблюдалось хороиее совпадение результатов, полученных разными подходами. Например, в схеме "яизни" аналитического метода, предложенной Лайтиненои и Барнесом выделены 7 этапов

"жизни". В качестве 6-го этапа - "углубленное понимание научных принципов метода". По всей видимости для случая атомно-абсорбционной спектрометрии, когда мы обнаружили в последние годы переориентацию в направленности нурналов, цитирующих стать"» Яолва, речь идет о будущем открытии еще нереализованных возможностей метода. Во всяком случае необходимо подчеркнуть и отметить тот факт, что в последние годы исследователи, ссылающиеся на первоисточник атомно-абсорбционной спектрометрии, это профессиональные аналитики, разрабатывающие метод.

При изучении истории методов химического анализа была составлена таблица, включающая наиболее важные вехи истории аналитической химии (рассмотрен период с 1729 по 1981 гг.). Анализ этой таблицы и дополнительный материал по истории методов позволил создать схему "От явления к методу", на которой указаны даты и временные интервалы от момента обнаружения явления, которое монет быть положено в основу аналитического метода, до воплощения его в конкретном методе анализа. Оказалось, что для каждого метода этот процесс достаточно индивидуальный. Единственной закономерностью является следующая: если явление было открыто в прошлом веке, метод появлялся не ранее чем через 100 лет, т.е. у»е в XX веке (это не всегда справедливо для открытий на рубеае XIX и XX веков), если явление открыто в XX веке, то сроки создания значительно сокращались благодаря быстрому развитию науки и уже имеющимся в наличии техническим достижениям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как показали наши наукометрические исследования, направленные на выявление тенденций развития современных методов химического анализа, на фоне резкого уменьшения использования классических методов анализа (гравиметрии и титриметрии), очень активно используются физико- химические и физические методы анализа. Прочные позиции занимает високоэффективная нидкостная хроматография, создание которой явилось плодом коллективного труда многих ученых. В настоящее время по данным наукометрических исследований активно развивается новый метод - капиллярный электрофорез. На этот метод возлагаются болыие надеады всвязи г, осуществлением проекта "ГеИом человека", существует мнение, что этот метод имеет значительные преимущества перед методом высокоэффективной жидкостной хроматографии; Среди хроиатографических методов следует отметить Гачовув

хроматографию, • которая по-прежнему остается широко используемым методом, а такие ионную хроматографию. Активно развивается в последние годы насс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой. После публикации оригинальной статьи в 1980 году, этот метод быстро набрал силу, уже к 1983 году были выпущены два промышленных прибора, такой короткий промежуток времени между первой публикацией и выпуском промышленного образца предполагает блестящее будущее для метода. Следует несомненно отметить такие методы как ЯМР-спектроскопию и ИК-Фурье-спектроскопию. Очень широко распространены атомно-абсорбционная и атомно-эмиссионная спектрометрия (последняя особенно с индуктивно-связанной плазмой). Необходимо отдельно выделить активное развитие в последние годы проточно-инжекционного анализа и биосенсоров. Разумеется ни в коей мере не следует абсолютизировать какое-либо направление, противопоставляя его остальным, тем не менее полученные данные были выявлены с использованием нескольких независимых подходов, поэтому представляют достаточно объективную картину.

Исследование материалов рубрики "Классики цитирования" еженедельного издания "Current Contents" позволило ознакомиться с воспоминаниями создателей методов анализа и использовать эти материалы для изучения истории методов. Этот новый подход (через восприятие самих создателей методов), предложенный нами для изучения истории методов, может быть плодотворным и для историков других областей науки, он открывает большие возможности в этом направлении.

На примере истории атомно-абсорбционного и спектрального анализа • прослежен путь развития метода, начиная с его рождения. Отмечены наиболее важные этапы этого пути:

- открытие явления, последующее его осознание, описание и объяснение ( эти этапы оказались значительно разнесенными во времени):

- разработка теоретической концепции, связывающая явление с составом или строением вещества;

- нахождение эффективных и воспроизводимых процедур и технических средств для реализации идеи метода;

- умение создателей метода показать эффективность метода в решении ванных и актуальных задач.

Изучение истории дальнейшего развития и распространения методов показало, что ваяними факторами, влияющими на эти процессы, являются:

- дальнейшая разработка теоретических основ метода;

- разработка теоретических нововведений;

- разработка новых источников возбуждения;

- социальный заказ (постановка конкретных задач).

Отдельно можно выделить фактор, связанный с недооценкой возможностей метода и его преимуществами перед другими методами.

выводи

1. Предложены индикаторы, позволяющие найти отражение процесса создания, усовершенствования и распространения методов анализа в различных информационных изданиях. Аналитический обзор и сопоставление результатов наукометрических исследований за несколько десятилетий позволили определить тенденции развития современных методов анализа. Для проточно-инжекционного анализа и биосеисоров -методов, характеризующих новую ступень развития аналитической химии, проведено исследование, выявившее страны, научные центры, занимающиеся их разработкой и круг приоритетных журналов, публикующих информацию по каждому методу. Предложены новые подходы к определению реальных масштабов использования методов анализа. Результаты анкетного опроса отечественных специалистов-аналитиков позволили выявить достижения мирового уровня в области аналитической химии, а также методы, получивиие наибольиее распространение в намей стране. Для оценки наиболее активно развивающихся в последние годы методов применена новая методика.

2. Предложен подход к изучению истории, создания методов: исследование воспоминаний самих создателей методов. Анализ воспоминаний авторов статей "классики цитирования", опубликованных в .издании "Current Contents", позволил выявить некоторые особенности создания и усовершенствования методов анализа. Представлена классификация "создатели методов анализа", проиллюстрированная примерами иэ статей "классики цитирования".

3. На основе изучения истории атомно-эмиссионного и аюмно-абсорбционного методов анализа выявлены закономерности, действующие при создании метода. Проведен сравнительный анализ истории создания спектрального анализа, атомно-эмиссионного и атомно-абсорбционного методов анализа.

показаны причины, вызвавшие различия в процессе создания, дальнейшего усовершенствования и применения этих методов. Приведено сравнение этапов истории развития атомно-абсорбционного анализа, представленных на основе логики традиционного исторического исследования, с временными периодами, полученными на основании наукометрического подхода с использованием анализа цитирования. Выявлены общие закономерности для того и другого подхода. Показан индикатор, способствующий распознаванию нового направления в развитии метода.

4. Составлена схема, использующая примеры из истории методов анализа ( XIX и XX вв.), показывающая процесс создания метода от наблюдения нового явления, которое может быть полонено в основу метода, до воплощения этого явления в конкретном методе анализа и временные периоды между ними.

СПИСОК РАБОТ 110 ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Апенова С.З. Смежные науки как источник развития аналитической химии (доклад на расииренной годичной сессии Научного совета АН СССР по аналитической химии, 28 марта- 2 апреля 1988. ) // В. аналит. хим., 1989.-Т.44.-Н.1.-С.104-188.

2. Апенова С.З. Тенденции развития аналитической химии: некоторые наукометрические индикаторы // 8. Всес. хим. о-ва им.Д.И.Менделеева, 1990 .-'Г. 35.-Н. 2.-С .241-251.

3. Апенова С.З. Публикации "классики цитирования": создание и усовершенствование методов аналитической химии // I. Всес. хим. о-ва им. Д.И.Менделеева, 1990.-Т.35.-N.3.-С.395-400.

4. Апенова С.З. Фрагменты истории развития атомно-эмиссионного и атомно-абсорбционного методов анализа,- В сб.: 'Груды XXX научн. конф. аспирантов и молодых специалистов по истории естествознания и техники. Москва,

1991.-С.14-26. Рукопись деп. в ВИНИТИ 29 дек. 1991, N 4855-В91.

5. Золотов Ю.А., Апенова С.Э., Кара-Мурза С.Г. Рождение и развитие методов химического анализа. Новое в жизни, науке, технике. Сер. Химия.-М.: Знание, 1991.-H.H.- 32 с.

6.Клавдиева U.M., Апенова С.З. Аналитическая химия сквозь призму науковедения // 1. Всес. хим. о-ва им.Д.И.Менделеева.

1992, в печати.