Вильгельм Штрубе - Пути развития химии. Том 2. От начала промышленной революции до первой четверти XX века

По рекомендации графа Румфорда [35] Граф Румфорд (Бенджамин Томпсон, 1753-1814) — естествоиспытатель и политический деятель, по происхождению американец. В 1798 г. на основе экспериментальных данных пришел к выводу, что теплота — результат особого вида движения частиц материи. В 1799-1802 гг. он был на государственной службе в Великобритании, где в 1800 г. вместе с "друзьями — исследователями природы" основал Королевский институт — исследовательское и научно-пропагандистское учреждение.- Прим. ред. Дэви в 1801 г. занял должность ассистента, а спустя год — профессора в Королевском институте. Правда, вначале Румфорд был разочарован очень юным видом нового сотрудника и его довольно неуклюжими манерами. Но вскоре он был покорен эрудицией Дэви и предоставил ему прекрасные условия для научной работы. Дэви полностью оправдал заботу руководителей института, сделав сенсационные открытия в области электрохимического выделения новых элементов и изучения свойств различных соединений.

В Лондоне Дэви быстро усвоил манеры, принятые в высшем обществе. Он стал светским человеком, но в значительной степени утратил свою природную сердечность. В 1812 г. английский король пожаловал ему дворянство. В 1820 г. Дэви стал президентом Королевского общества [36] Лондонское Королевское общество — Академия наук Великобритании. Г. Дэви был избран членом Королевского общества в 1803 г., с 1807 по 1812 г. был его секретарем. В 1826 г. Дэви был избран иностранным почетным членом Петербургской Академии наук.- Прим. ред. , но шестью годами позже по состоянию здоровья вынужден был отказаться от этой должности. Умер Дэви в Женеве в 1829 г.

Дэви знаменит не только результатами своих экспериментов, но также разработанной им электрохимической теорией. Он хотел разрешить проблему сродства веществ, которая давно занимала химиков. Некоторые из них составляли так называемые таблицы сродства, например Э. Жоффруа (1718г.), Т. Бергман (около 1775г.) (который предложил впоследствии использовать введенное Гёте в литературу выражение "родство душ"), Л. Гитон де Морво (около 1789 г.) и Р. Кирван (1792г.).

Электричество казалось Дэви ключом к пониманию стремления веществ вступать во взаимодействие. По его мнению, химическое сродство основано на различном электрическом состоянии элементов. Когда два элемента реагируют друг с другом, контактирующие между собой атомы заряжаются противоположными зарядами, за счет чего атомы притягиваются и соединяются. Таким образом, химическая реакция представляет собой как бы перераспределение между веществами противоположных по знаку электрических зарядов. При этом выделяются тепло и свет. Чем больше разность этих зарядов между веществами, тем легче протекает реакция. По мнению Дэви, разлагающее действие тока на вещество заключалось в том, что ток возвращал атомам электричество, которое они утратили при образовании соединения [22].

Берцелиус воспринял теорию Дэви и объединил в единое целое электрохимические и атомистические представления. По мнению Берцелиуса, электричество возникает не при соприкосновении двух веществ, как полагал Дэви, а является свойством самого вещества. Берцелиус считал, что каждый атом содержит положительные и отрицательные заряды (полярности). Вещества с преобладающим положительным зарядом при электролизе направляются к отрицательному электроду, а с преобладающим отрицательным — к положительному. Так электролиз помогал определить электрическую природу веществ. Берцелиус в отличие от Дэви считал, что соединения тоже электрически не нейтральны, а как и отдельные элементы биполярны.

Сродство элементов Берцелиус рассматривал также как следствие их электрического состояния. Он составил электрохимический ряд напряжений, основываясь на величине электрического заряда элемента. Самому электроположительному элементу калию Берцелиус противопоставил самый электроотрицательный элемент кислород. В середине ряда напряжений Берцелиус расположил водород — сравнительно электронейтральный элемент. Кроме того, Берцелиус назвал несколько элементов, которые могут проявлять себя и как электроположительные, и как электроотрицательные. Например, сера по отношению к кислороду положительна, а по отношению к металлам отрицательна.

Сродство веществ Берцелиус объяснял величиной полярностей, которая может возрастать при повышении температуры. При взаимодействии двух элементов атомы, по его мнению, располагаются друг к другу противоположными полюсами. При этом они обмениваются электричеством. Под действием электрического тока атомы соединения вновь приобретают первоначальную полярность, и оно разлагается на составные части [37] Подробнее об этом см. в [202].- Прим. ред. .

"Если электрохимические представления правильны, то из этого следует, что существование каждого химического соединения зависит только от действия двух противоположных сил — положительного и отрицательного электричества. Поэтому каждое соединение должно состоять из двух частей, связанных воедино силами электрохимического взаимодействия, и никакой третьей силы не существует. Отсюда следует, что каждое сложное вещество, которое состоит из нескольких составных частей, может быть разделено на части, из которых одна заряжена положительно, а вторая — отрицательно. Так, например, сульфат натрия — это соединение не серы, кислорода и натрия, а серной кислоты и едкого натра, каждый из которых в свою очередь может разделиться на два элемента — один электроположительный и другой электроотрицательный. Точно так же квасцы можно рассматривать не как сложное вещество, состоящее непосредственно из элементов, а как продукт взаимодействия сернокислого глинозема (отрицательного элемента) и сернокислого калия (положительного элемента). Таким образом, электрохимическая теория оправдывает то, что я называю сложным атомом первого, второго, третьего и т. д. порядка",- писал Берцелиус [18, с. 77].

На основе именно этой гипотезы Берцелиус смог объяснить важнейшие положения химии и создать так называемую дуалистическую систему. Важнейшим в этой системе было предположение, что сложное вещество состоит из двух частей — электроположительной и электроотрицательной.

Берцелиус различал соединения первого, второго и третьего порядков. К первым он относил соединения кислорода с металлами — основные оксиды (например, К 2О или СuО), а также соединения кислорода с неметаллами — кислотные оксиды (например, SO 3или СО 2). К соединениям второго порядка — соли (типа ВаОSO 3— "сернокислый оксид бария"). Соединениями третьего порядка Берцелиус считал двойные соли (например, квасцы). Поскольку в то время еще не существовало отчетливых представлений о составе веществ, приведенные здесь формулы Берцелиус записывал несколько по-иному. Например, вместо К 2О он писал КО.