Пути развития химии. Том 2. От начала промышленной революции до первой четверти XX века - [12]
Некоторые другие данные, казалось, также противоречили атомистической гипотезе Дальтона. Например, согласно представлениям Дальтона, плотность монооксида углерода как вещества, состоящего из двух атомов, должна быть больше плотности кислорода как вещества, состоящего из одного атома, однако на самом деле она была меньше. Точно так же плотность паров воды оказалась меньше плотности кислорода.
Ни Дальтону, ни Гей-Люссаку не удалось объяснить противоречия между атомистической гипотезой и газовыми законами.
Молекулярная гипотеза Авогадро
Эти противоречия были устранены в 1811 г. итальянским ученым Амедео Авогадро[30]. В работе "Очерк метода определения относительных масс элементарных молекул тел и пропорций, согласно которым они входят в соединения", опубликованной в 1811 г., Авогадро сформулировал закон, названный впоследствии его именем: одинаковые объемы всех газов при одинаковых внешних условиях содержат одинаковое число молекул. Авогадро назвал этот закон очень осторожно гипотезой. Эта гипотеза в сочетании с газовыми законами Гей-Люссака привела Авогадро к предположению, что газы являются многоатомными веществами. При этом он делал различие между "составными молекулами" (les molécules constituantes) — сложными частичками газа, "интегральными молекулами" (les molécules integrantes) — частичками соединения и "элементарными молекулами" (les mol écules él émentaires) — атомами простых веществ. В газообразном состоянии водород, азот и кислород обычно являются двухатомными молекулами. В таком случае становилось понятным взаимодействие одного объема кислорода и одного объема азота с образованием двух объемов монооксида азота. Два атома кислорода (одна молекула) соединяются с двумя атомами азота (одна молекула), образуя две молекулы монооксида азота. Соответственно молекула воды состоит из одного атома кислорода (>1/>2 молекулы) и двух атомов водорода (1 молекула).
Несмотря на то, что через три года в поддержку идей Авогадро выступил парижский профессор физики А. Ампер, они не получили признания. В XIX в. ученым очень трудно было понять различие между атомом и молекулой. К тому же закон Авогадро относился только к газам; существовало мнение, что в лучшем случае газы представляют собой исключение.
Амедео Авагадро (1776-1856)
В том же году против атомистической гипотезы Дальтона среди других химиков выступил Уолластон. Хотя своими работами он способствовал утверждению закона кратных отношений, однако в 1814 г. Уолластон критически отнесся к предположению Дальтона о том, что число атомов в соединении может быть различным, и поэтому нет надежды на точный расчет значений атомных весов. Поэтому вместо понятия "атомы" Уолластон предложил использовать представление об эквивалентах. При этом он опирался на данные анализов, проведенных И. Рихтером, из исследований которого Уолластон и заимствовал понятие "эквивалент". Уолластон хотел заменить гипотетичность положений атомистической теории надежностью более точных законов эквивалентов. Однако в этом своем стремлении Уолластон перешел разумные границы: под эквивалентными он понимал полные количества веществ, в которых они соединяются друг с другом. Он считал эквивалентами и различные количества одних и тех же веществ, взаимодействующих в сходных реакциях, проводившихся в одинаковых условиях. В этом заключалась ошибка Уолластона, который так и не смог дать точного критерия определения атомных весов.
Проблема точного определения атомных весов не была решена ни Гей-Люссаком, ни Уолластоном. Лишь в 1818 г. Й. Я. Берцелиус опубликовал таблицу атомных весов; приведенные в ней атомные веса были так точны, что подтверждали положения атомистической гипотезы Дальтона. Тем не менее Берцелиус старался найти способ определения атомных весов в соответствии с законом объемных отношений [18].
Берцелиус и его определение атомных весов. Новая система обозначений
Йенс Якоб Берцелиус[31] был одним из известнейших химиков своего времени. В своей научной деятельности Берцелиус объединил период развития химии времен создания кислородной теории Лавуазье с периодом разработки химической атомистики. Он настолько усовершенствовал методы эксперимента и конструкции научных приборов, что они применялись впоследствии несколькими поколениями химиков, а некоторые из них используются и в наше время. Кроме того, Берцелиус создал систему химических обозначений, которые, за исключением небольших изменений, мы применяем и сегодня.
Йенс Якоб Берцелиус (1779-1848)
Берцелиус родился в 1779 г. в селении Вэферсунда в семье учителя. В девятилетнем возрасте он остался сиротой и с юных лет вынужден был зарабатывать себе на жизнь репетиторством и трудом на сельскохозяйственных работах. Медицину и химию Берцелиус изучал, находясь в очень тяжелых материальных условиях. Только непреодолимое стремление к знаниям и упорство в достижении цели помогли ему поступить в 1797 г. в Упсальский университет и успешно закончить его в 1801 г.
После окончания университета в 1802 г. Й. Я. Берцелиус стал адъюнктом медицины и фармации Медико-хирургического института в Стокгольме. В это время Берцелиус подружился с владельцем рудника Вильгельмом Хизингером, в доме которого он жил, и даже проводил вместе с ним химические исследования. Так, в 1802 г., использовав батарею Вольта, он совместно с Хизингером обнаружил, что при пропускании электрического тока через растворы солей щелочных металлов последние разлагаются с выделением составных частей. Годом позже Берцелиус и Хизингер (одновременно с М. Г. Клапротом) открыли элемент церий, названный в честь планеты Церера, обнаруженной в 1801г. Джузеппе Пьяцци. (А в 1817 г. Берцелиус открыл другой элемент, который получил название "селен" от греческого названия луны — Селена. Кроме того, в 1828 г. Берцелиус открыл торий.)
