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

Во времена Дальтона было известно только одно соединение водорода с кислородом. Поэтому Дальтон решил, что вода состоит из одного атома водорода и одного атома кислорода. Для углерода и кислорода были известны два соединения. Считалось, что одно из них состоит из одного атома кислорода и одного атома углерода, а в другом на один атом углерода приходятся два атома кислорода.

Если, например, по данным анализа в 100 частях воды содержится 11,11 части водорода и 88,89 части кислорода, то атомный вес кислорода определяется из следующего соотношения: 11,11:88,89 = 1:х (х = 8) . Этот метод был положен в основу определения соединительных, или эквивалентных, весов, однако по сравнению с известными в настоящее время значениями они оказались не очень точными. Дальтон сам уточнял некоторые аналитические данные; например, для кислорода в 1803 г. он нашел значение относительного атомного веса равным 5,66, а в 1810 г.- равным 7.

Рассчитанные таким образом значения атомных весов использовались и в дальнейшем (но в настоящее время они интересны только тем, что помогают понять метод Дальтона). Намного более точными оказались относительные атомные веса многих элементов, определенные Берцелиусом [26] См. [197, 198].- Прим. ред. .

В основу сообщения Дальтона от 21 октября 1803 г. легли определенные им относительные "атомные веса" шести элементов и тринадцати соединений. Они были недостаточно точны (впоследствии некоторые из них были исправлены им самим и Берцелиусом), но это оказалось не столь уж важным: решающее значение имел сам метод.

В начале XIX в.- во время спора между Бертолле и Прустом — Дальтон не только подтвердил закон постоянства состава соединений, но и открыл закон простых кратных отношений. Этот закон Дальтон вывел на основе данных о составе двойных соединений и атомистической гипотезы, согласно которой предполагались целочисленные соотношения атомов в соединениях. В 1805 г. Дальтон опубликовал основные положения атомистики и первую таблицу атомных весов в "Мемуарах" Литературно-философского общества Манчестера.

В 1807 г. английский химик Т. Томсон, знакомый с Дальтоном, в книге "Новая химическая система" впервые изложил взгляды Дальтона для широкого круга читателей, а через год Дальтон опубликовал первую часть своей основополагающей работы "Новая система химической философии". В 1812 г. она была переведена на немецкий язык, а позднее — еще раз опубликована в третьем томе издаваемой Оствальдом серии "Классики точных наук".

Химические символы конца XVIII в. А — по К. Ф. Кильмейеру (цит. в [25]), Б — по П. О. Аде и Ж. А. Ассенфрацу

Для того чтобы атомистическая теория стала более наглядной, Дальтон предложил систему знаков для обозначения элементов и их соединений. Они отличались от алхимических обозначений и от символов, предложенных французскими химиками П. О. Аде и Ж. А. Ассенфрацем в конце XVIII в., не только по форме. Для обозначения элементов Аде и Ассенфрац использовали алхимические символы, штрихи и кружки, полуокружности, треугольники и квадраты, но все эти обозначения имели только качественный характер. Дальтон придал своим символам одновременно и количественное значение: они обозначали не только определенный элемент, но и атом с определенным весом. Атомы элементов он представлял с помощью шарообразных символов, которые, поставленные рядом, позволяли представить строение химических соединений. Для кислорода он использовал обозначение в виде кружка, для водорода — кружок с точкой, для серы — кружок с крестом. В соответствии с этим вода обозначалась с помощью кружка и кружка с точкой. Знаки Дальтона вскоре были заменены Берцелиусом новыми обозначениями, на которых основан современный химический язык.

Химические символы Дж. Дальтона

Однако атомистическая теория Дальтона нашла признание далеко не у всех химиков. Особенно это оказалось сложным потому, что атомные веса, предложенные Дальтоном, на самом деле были эквивалентными весами. Поэтому при их использовании возникали трудности, которые впервые удалось преодолеть лишь спустя 50 лет.

Тем не менее идеи и основные положения теории Дальтона получили широчайшее признание у химиков. К сожалению, сам Дальтон был настолько убежден в правильности разработанных им атомистических представлений, что решительно отклонял какие-либо идеи, дополняющие и развивающие атомистическую гипотезу.

Атомистическая теория Дальтона была достаточно наглядна; она убедительно объясняла законы стехиометрии — закон эквивалентных весов, закон постоянных отношений (постоянства состава) и закон простых кратных отношений. Однако эта гипотеза была сложна для практического применения. На ее основе не были определены точные значения атомных весов (атомных масс).

В том же году, когда увидела свет первая часть книги Дальтона "Новая система химической философии", французский химик Ж. Л. Гей-Люссак опубликовал результаты исследовании об объемах реагирующих друг с другом газов (1808 г.).

В 1802 г. Гей-Люссак открыл (независимо от Дальтона) закон Равномерного расширения газов при нагревании, а с 1805 г. стал проводить систематические измерения объемов различных газов и продуктов их взаимодействия. Вместе с А. Гумбольдтом [27] Александр фон Гумбольдт (1769-1859) — знаменитый немецкий естествоиспытатель и путешественник, иностранный почетный член Петербургской Академии наук (1818 г.).- Прим. ред. он точно определил объемные соотношения водорода, кислорода и образующихся при их взаимодействии паров воды. Гей-Люссак и Гумбольдт установили, что из двух объемов водорода и одного объема кислорода образуются ровно два объема паров воды. Гей-Люссак исследовал и другие газы и их смеси и обнаружил, что 1000 мл (2 объема) монооксида углерода реагируют с 500 мл (1 объемом) кислорода, образуя 1000 мл (2 объема) диоксида углерода; 1000 мл азота соединяются с 3000 мл водорода, превращаясь в 2000 мл аммиака, а 1000 мл азота и 1000 мл кислорода превращаются в 2000 мл монооксида азота. На основе этих результатов Гей-Люссак открыл в 1808 г. закон объемных отношений [28] В химической литературе этот закон нередко называют законом соединительных объемов или законом соединения газов друг с другом [1; 178, с. 177-181].- Прим. ред. : объемы газов, реагирующих друг с другом или образующихся в результате химической реакции, соотносятся как небольшие целые числа, например 1:1, 1:2, 1:3 и т.д.