Очерк общей истории химии. От древнейших времен до начала XIX в. - Николай Фигуровский

Составленные Фишером ряды были напечатаны по-немецки в 1802 г., а при издании в следующем году в Париже «Опыта химической статики» Бертолле включил в эту книгу ряды нейтрализации Рихтера, приведя примечание Фишера. Таким образом, обобщенные результаты Рихтера и его идеи об арифметической и геометрической прогрессиях в рядах нейтрализации стали известны ученым. Однако и тогда они не привлекли внимания. Время для внедрения в химию понятия «эквивалент» еще не пришло. Оно наступило несколькими годами позже, уже после появления и распространения химической атомистики Дж. Дальтона в начале XIX в.

Как мы увидим в дальнейшем, Дальтон пришел к идее атомистических отношений в соединениях, основываясь на данных, подобных данным Рихтера, даже значительно более ограниченных. Таким образом, данные Рихтера могли бы послужить исходными для внедрения в химию атомистического учения. Они, однако, не стали таковыми. В начале XIX в. всеобщий интерес к новым проблемам химической атомистики привел к забвению идей Рихтера.

ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СРОДСТВА БЕРТОЛЛЕ. ПОЛЕМИКА МЕЖДУ БЕРТОЛЛЕ И ПРУСТОМ О ПОСТОЯНСТВЕ СОСТАВА ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Мы видели, что «химическое сродство» в конце XVIII в. объяснялось с двух точек зрения: 1) чисто химической, получившей отражение в таблицах сродства Бергмана, и 2) «массовой», связанной с попытками численного выражения силы сродства, например, весовыми отношениями кислот и оснований, образующих соли. Обе эти точки зрения основывались на фактическом материале, накопленном в течение нескольких десятилетий «аналитического периода» развития химии.

На рубеже XVIII–XIX вв. появилась еще одна своеобразная теория химического сродства. Автором ее был К. Л. Бертолле. Выше упоминалось, что Бертолле с 1784 г. заменил умершего П. Макёра на посту правительственного инспектора красильных мануфактур[58]. К своей должности Бертолле отнесся весьма ответственно и изучил все тонкости красильного искусства того времени. Между прочим он узнал, что некоторые красители обладают сильным «сродством» к земляным и металлическим основаниям, так что даже могут вытеснять эти основания из солей. Вместе с этим Бертолле столкнулся с проблемой сродства красителей к волокну. Вначале он пытался объяснять эти явления ограниченно, только в применении к процессам крашения тканей, но вскоре, особенно после победы кислородной теории, он заинтересовался проблемой химического сродства в целом.

К работе в области химического сродства Бертолле приступил еще во время Египетского похода Наполеона, в котором он принимал участие (1798 г.). Работа эта была доложена в Египетском институте и вышла под заглавием «Исследование законов сродства» (58) в 1801 г. Через два года, в 1803 г., появился большой двухтомный труд Бертолле «Опыт химической статики» (59), в котором новая теория сродства, а также и представления Бертолле о составе химических соединений нашли свое полное выражение.

Познакомимся вкратце с ходом мыслей Бертолле. Как представитель «аналитического периода» в развитии химии он пользуется в качестве материала для обобщения данными о количественном составе солей, т. е. о весовом содержании в них кислот и оснований. Бертолле исходит из мысли, что силы химического сродства, или притяжения, присущи материи, так же как и силы ньютоновского тяготения. Но силы взаимного притяжения между космическими телами действуют на огромных расстояниях и не зависят от каких-либо свойств взаимодействующих тел, кроме их масс. Поэтому взаимное тяготение космических тел строго подчиняется закону Ньютона.

Другое дело — химическое притяжение. Оно проявляется на близких расстояниях и зависит от различных, иногда неопределенных условий, так что к нему неприменим общий закон. Однако, если в результате опытов и наблюдений будут получены выводы, носящие общий характер, то закон химического сродства будет приближаться к механическим законам взаимодействия тел и тем больше, чем более общий вывод получен.

В числе условий, влияющих на химическое притяжение веществ, Бертолле называет температуру, давление и придает особое значение плотности взаимодействующих веществ. Он полагает, что плотность является функцией двух противоположных сил — сцепления и упругости. Эти силы определяют прежде всего агрегатное состояние вещества. При преобладании силы сцепления над упругостью вещество, по мнению Бертолле, должно переходить в твердое состояние, например выпадать в виде осадка. И наоборот, если сила упругости будет достаточно велика по сравнению с силами сцепления, вещество будет находиться в газообразном состоянии. Жидкое состояние — это промежуточное состояние, когда обе силы приблизительно уравновешивают друг друга. Химическое взаимодействие возможно лишь тогда, когда частицы тел находятся в непосредственном соприкосновении, т. е. в растворенном состоянии. Таким образом, Бертолле — сторонник старинного учения, выражаемого известным изречением: «Тела не действуют (друг на друга), если они не растворены» («Corpora nоn agunt nisi soluta»).

Рассматривая проявление сил химического сродства на примере нейтрализации, Бертолле сделал вывод, что определенное количество основания нейтрализуется кислотой в результате одновременного действия двух факторов: а) проявления силы химического притяжения и б) присоединения к основанию некоторого определенного количества кислоты, необходимой для нейтрализации основания или насыщения, что Бертолле называет «мерой насыщения» (capacite de saturation). Иначе сказать, по Бертолле, химическое сродство пропорционально произведению этих двух факторов.

Если теперь взять две кислоты, обладающие различным химическим притяжением и различной «мерой насыщения» по отношению к данному основанию, то нетрудно понять, что сродство обеих кислот к этому основанию будет обратно пропорционально их «мерам насыщения». Этот вывод не соответствует представлениям многих предшественников Бертолле и, в частности, Бергмана, полагавших, что основания или кислоты требуют для нейтрализации тем большее количество оснований или кислот, чем больше их сродство к этой кислоте (или соответственно кислоты к основанию) (60).

Однако, подрывая тем самым авторитет бергмановских таблиц сродства (61), Бертолле в своих представлениях базируется, по существу, на тех же предпосылках, которые лежали в основе учения Бергмана и других химиков последней четверти XVIII в. В качестве факторов сродства Бертолле принимает ту же «химическую силу» (например, силу вытеснения одной кислоты из соли другой) и ту же самую «массу» (количество вещества), которые фигурировали в прежних теориях. Однако он не пользуется этими факторами в отдельности, как это делали его предшественники, а считает, что химическое притяжение определяется произведением обоих факторов. Бертолле называет это произведение химической массой[59]. Он пишет: «Я обозначил названием «химическая масса» способность производить насыщение, такую силу, которая состоит из весового количества кислоты и ее сродства» (62). Пользуясь представлением о химической массе, Бертолле рассматривает различные случаи химического взаимодействия и проявления при этом химической силы. Сравнивая сродство двух кислот к одному и тому же основанию, он указывает, что оно будет определяться только химической массой, если обе кислоты будут жидкими, т. е. будут мало различаться по плотности. Отсюда следует, что та из кислот, которая нейтрализует определенное количество щелочи и взята в меньшем количестве по сравнению со второй кислотой, будет более сильной, т. е. ее химическая сила сродства будет большей.

Бертолле рассматривает также явления вытеснения из солей кислот и оснований более сильными кислотами и основаниями, а также разложение солей и явления двойного обмена. Пусть к раствору какой-либо соли, рассуждает он, добавляется раствор кислоты. В этом случае основание соли распределяется между двумя кислотами, соответственно силе сродства, т. е. пропорционально химическим массам кислот. Если при этом не образуется осадок, или не выделяются газы, т. е. если все вещества остаются в растворенном состоянии, то можно считать, что в растворе имеются две соли и две кислоты, находящиеся в равновесии. Это равновесие, по Бертолле, определяется относительными количествами обеих кислот в растворе.

Бертолле замечает, однако (63), что доказать наличие двух солей в растворе невозможно, так как при попытке выделить обе соли, например кристаллизацией, в действие вступают силы сцепления и лишь одна из солей, менее растворимая, выпадает в виде кристаллов при выпаривании. Если, например, к раствору нитрита калия добавить серной кислоты, то в растворе будут находиться две соли — нитрат и сульфат калия и две свободных кислоты. При выпаривании раствора будет образовываться в виде кристаллов лишь сульфат калия.