Электричество в мире химии - Георгий Яковлевич Воронков
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
По преобладающему на атомах электричеству Берцелиус разделил все известные ему элементы (их было 56) на электроположительные и электроотрицательные и составил из них особый электрохимический ряд. Самым электроотрицательным элементом оказался кислород, потом шли сера, азот, фтор, хлор, фосфор, селен, мышьяк, молибден, хром, вольфрам, бор, углерод, теллур, тантал, кремний, осмий. Далее следовал переходный элемент — водород, а за ним в восходящем порядке — электроположительные элементы: золото, иридий, родий, платина, палладий, ртуть, серебро, медь, никель, свинец, железо, кадмий, цинк, марганец, алюминий, магний, кальций, стронций, барий, литий, натрий, калий. Много позже было установлено, что электрохимическая природа элемента определяется не величиной его заряда, а свойственным ему потенциалом.
Химическое соединение, по Берцелиусу, происходит путем объединения атомов с противоположными зарядами. Казалось бы, все отлично укладывается в схему, но в ряду Берцелиуса содержались все-таки кое-какие противоречия. Два самых электроотрицательных элемента — кислород и сера, которые не должны были объединяться, вопреки всему преспокойно соединялись в диоксид серы. Конечно, Берцелиус как-то объяснял это исключение и не ожидал, что вскоре его постигнет горькое разочарование: его электрохимическая теория будет не в состоянии описать свойства новых органических соединений. Ой еще не мог знать, что в органических веществах характер связи, как правило, отличается от связи в соединениях неорганических.
В то время были открыты и изучены органические реакции, которые полностью противоречили электрохимическому дуализму Берцелиуса. Происходило невозможное: водород в углеводородах замещался хлором. Снова, как и в случае с кислородом и серой, соединялись два отрицательно заряженных элемента. Но ведь они должны были отталкиваться, а не соединяться! Но хлорирование органических соединений было фактом, и дуализм затрещал по швам.
«Берцелиус спал, когда мы работали, и поводья выпали из его рук,— язвительно заметил по этому поводу немецкий химик Юстус Либих.— Сейчас он проснулся, но когда старый лев, чьи зубы уже затупились, рычит, его не боятся даже мыши». И хотя Берцелиус совсем не спал, а открывал элементы — церий, селен, торий, писал пятитомный учебник по химии, по которому учились несколько поколений химиков, написал еще около 250 работ, ввел в науку такие понятия, как «катализ», «изомерия», «полимеризация», выполнил гигантскую работу по определению точных атомных весов, все это его не радовало: дуалистическая теория, любимое его детище, оказалась, мягко говоря, не универсальной. Он чувствовал себя очень одиноким и решил найти утешение в женитьбе. Избранницей Берцелиуса стала дочь старого его друга, государственного канцлера Швеции. Приготовления к свадьбе были долгими, Берцелиус получил титул барона. Накануне свадьбы он писал своему другу: «Жизнь холостяка, особенно в преклонные годы, одинока и несчастлива, и единственный выход — это жениться. Моя избранница гораздо моложе меня, ей около 25 лет. Но она гораздо умнее, чем большинство пожилых женщин, так что я надеюсь скомпенсировать этим хотя бы лет десять в разнице наших возрастов». Брак оказался удачным. Они прожили вместе тринадцать счастливых лет.
Электрохимизм в той форме, какую придавал ему Берцелиус, должен был пасть, но его идея о том, что «атомы электричества», позже названные электронами, должны входить в состав химических соединений, имела большое значение для всей химии, и именно на этом пути от дальнейшего изучения электролиза можно было ожидать новых открытий в выяснении природы химических реакций. Настало время выяснить главное: как же связаны химические и электрические явления. Это и сделал великий Фарадей.
ГЛАВА 4. ОТКРЫТИЕ ЗАКОНОВ ЭЛЕКТРОЛИЗА
Альбом Майкла Фарадея
С лета 1832 г. Фарадей все больше и больше задумывался над химическим действием электрического тока. Он чувствовал, что здесь должно быть заключено нечто глубокое, и решил во что бы то ни стало докопаться до этих глубин. Первые опыты были простыми, но они позволили Фарадею определить программу и последовательность исследований.
Сначала он выяснил наличие химического действия электрического тока. Маленькую куркумовую бумажку, смоченную раствором сульфата натрия, он поместил одним концом против острия разрядного провода электрической машины. Другой ее конец соединил со вторым проводом машины. «После сорока или пятидесяти оборотов машины конец бумажки, обращенный к острию, был окращен благодаря присутствию свободной щелочи»,— записал он. Но вызван ли обнаруженный эффект только действием тока?
Видоизменяя объект исследования, он проделал опыт, в котором «не допускалось металлического соединения с разлагаемым веществом». На листочек куркумовой бумажки был положен такой же листочек лакмусовой бумажки, обе были смочены раствором сульфата натрия. На некотором расстоянии от концов бумажек были укреплены острия, одно из которых было связано с кондуктором машины, а другое — с разрядным проводом. Через некоторое время после вращения машины «делалось очевидным разложение, так как конец лакмусовой бумажки краснел от выделившейся кислоты, а конец куркумовой окрашивался от подобного же и одновременного выделения щелочи».
Фарадей записывает: «Кислота собирается около отрицательного конца, а щелочь — около положительного». Что делать дальше, ясно...
Майкл Фарадей (1791 —1867), сын кузнеца, учился в школе для бедных детей; там он научился читать, писать и считать. В девять лет ему пришлось работать разносчиком газет. Тяжелый труд — привилегия детей бедняков... Через некоторое время отец отдал его на семь лет в ученики переплетчика. «Будучи учеником,— вспоминал Фарадей,— я любил читать научные книги, которые переплетал. Из них мне нравились «Беседы о химии» Марсе и статьи по электричеству в Британской энциклопедии».
Когда ему исполнилось девятнадцать лет, он случайно узнал о лекциях по естествознанию некоего мистера Татума. Посетив 13 лекций, он решил сам заняться наукой. Ему определенно везло. Как-то в переплетную мастерскую, где работал Фарадей, зашел Дэне, член Королевского института. Поговорив с Фарадеем, он понял, что имеет дело с незаурядным человеком. Он принес Майклу билеты на цикл лекций по химии, которые читал Дэви. Лекций Дэви явились поворотным пунктом в жизни Фарадея. «...Желание заниматься научной работой, хотя бы самой примитивной, побудило меня, незнакомого со светскими правилами, написать президенту Лондонского Королевского общества сэру Джозефу Бэнксу. Вполне естественно было затем узнать у привратника, что моя просьба остав* лена без ответа».
По совету того же Дэнса Фарадей пишет письмо своему кумиру Дэви, приложив
