17 в., позволило Дальтону дать прочное экспериментальное обоснование атомистической гипотезе на научной базе и, исходя из нее, сформулировать два положения: 1) все простые — вещества (элементы) состоят из однородных атомов неизменного веса. Этим было значительно уточнено старое определение химического элемента, — отныне под химическим элементом стали понимать вещества, состоящие из однородных атомов (в это время понятия «элемент» и «простое вещество» еще не различались достаточно четко) (см. ниже). 2) Закон кратных отношений, обоснованный не только экспериментальным, но и дедуктивным путем.
Для определения относительных весов атомов (атомные веса) знания соединительных весов было бы достаточно, если бы один атом вещества всегда • соединялся с одним атомом другого. Если же атом первого вещества присоединяет п атомов другого, то атомный вес равен соединительному, умноженному на валентность. Для суждения об истинном значении атомных весов особенно важными оказались два закона — закон Авогадро (1811), утверждающий, что в равных объемах газов содержится одинаковое число молекул, и закон Дюлонга и Пти (1819), гласящий, что атомная теплоемкость простых веществ есть величина постоянная и равная 6, 4. Кроме того большую помощь при определении атомных весов оказало развитое в 1819 Митчерлихом учение об изоморфизме веществ неодинакового состава. Многочисленными работами по определению атомных весов X. обязана прежде всего Берцелиусу. Нельзя сказать, что атомные веса напр. в 1826 (таблица Берцелиуса) во всех случаях верно отображали валентность элементов. Это в значительной мере было обусловлено нечеткой формулировкой закона Авогадро (недостаточно отличавшего понятия атом и молекула). В результате этой путаницы многие химики, во главе с Дюма, отвергли практическое значение атомных весов и предпочитали пользоваться соединительными.
В самом начале столетия, после открытий Гальвани и Вольта, Деви открыл явление электролиза и получил впервые металлические натрий и калий, к-рые заняли место едкого натрия и калия в списке элементов. Эти работы имели множество последствий: они явились, во-первых, теми ростками, к-рые в ближайшие полвека развились в целую отрасль химии — электрохимию; во-вторых, с помощью вновь открытых щелочных металлов химикам удалось получить ряд других металлов, в первую очередь (Велеру) алюминий (1827) и бериллий (1828), а также и щелочно-земельные металлы; в-третьих, явление электролиза, при котором вещество разделяется на две части, идущие одна к положительному, другая к отрицательному полюсу, имело следствием создание дуалистической теории химической связи (Берцелиус).
Развитие взглядов на природу химической «вязи до 80 — х гг. Вопрос о механизме связи
атомов между собой и о характере химических сил естественно занял почетное место среди других проблем теоретической X., особенно после открытия закона постоянства состава и закона кратных отношений.
Исходя из своих опытов по электролизу, Деви высказался в самом начале 19 в. в пользу того, что при соприкосновении компонен 622
тов реакции (напр. железа и серы) на них возникают противоположные заряды, количество которых с температурой растет. Наконец наступает образование соединения с нейтрализацией зарядов. Допущение теории, что на реагирующих веществах возникают заряды, противоречило наблюдениям и было оставлено. Исходя из тех же опытов, Берцелиус развил в 1812 замечательную теорию, согласно к-рой каждый атом имеет положительные и отрицательные заряды, центры тяжести к-рых не совпадают. При взаимодействии 4 — заряд одного и — заряд другого атрма нейтрализуются. Образовавшаяся молекула имеет также 4 — и — заряд, так что может реагировать с дру? гими молекулами (рис. 2). Количество разноименных зарядов каждого атома неодинаково, так что атом не электронейтрален. И по знаку Fe *
ЕЗ
пг *
ЕЭ
о
FeO ЕЗИ
FeO
= (Н2О) j ЕЭ
=
ЕЭ
ГеО. Н, О = Ке(ОН) а
ЕЭ
ит д — Рис. 2. Образование химических соединений по Берцелиусу (1812—19) (обозначения и формулы современные).
и по величине заряда соответствующий элемент может быть расположен в ряду, установленном Берцелиусом, К+ ... Na... Fe... H... S... O “, где каждый предыдущий элемент электроположительнее последующих. Различным положением в ряду и объяснялись химические свойства элементов. Так как Берцелиус рассматривал молекулу и атом как состоящие из двух половинок, его теория получила название дуалистической. Развитая в 1819 Берцелиусом на основании экспериментальных данных Лавуазье и его собственных и опиравшаяся на дуалистическую теорию, кислородная теория кислот считала носителем кислотных свойств кислород. Нельзя сказать, что эта теория встретила единодушное признание. Еще в 1813 Деви и Дюлонг одновременно пришли к выводу (первый, изучая ангидрид иодной кислоты, второй — свойства щавелевой кислоты), что кислотные свойства вызываются не кислородом, а водородом. Однако значение, к-рое приобрели общетеоретические взгляды Берцелиуса, заставило противников кислородной теории кислот воздержаться от ее серьезной критики.
На известные к тому времени органические соединения Берцелиус перенес свои представления без каких-либо поправок и рассматривал напр. эфир как окись этила с отрицательным зарядом на кислороде. В СН3С1 отрицательный заряд приписывался С1, положительный — группе СН3. Замена С1 на Н должна была бы привести к получению веществ с иными свойствами.
Смело заглядывая в глубь труднейших проблем X., теория Берцелиуса на столетие опередила тогдашнюю науку, предвосхитив основной вывод современной X.: образование веществ обусловливается взаимодействием сил, возникающих между электрическими зарядами, имеющимися в атомах. Кроме того, согласно этой теории, никакое соединение нельзя было, считать насыщенным благодаря наличию остаточных зарядов. Эта модель давала возможность, хотя бы в очень грубом приближении, избегнуть затруднений, к-рые стояли перед неорганической X. конца 19 в. и были недавно в известной мере устранены на основе современных представлений теорией Косселя и др.
