Пути развития химии. Том 2. От начала промышленной революции до первой четверти XX века - [37]
Объяснение физической природы химической связи на основе образования общих электронных пар ("атомная", гомеополярная ковалентная связь) имело особенное значение для органической химии при трактовке образования связей между двумя или несколькими атомами углерода или между атомами углерода и водорода. Впоследствии (после 1920 г.) Нэвил В. Сиджвик распространил представление о ковалентной связи и на неорганические соединения.
Ирвинг Ленгмюр (1881-1957)
После этого химические реакции стали интерпретироваться как результат смещения электронов, протоны при этом не играли никакой роли. В отличие от всех элементов только атом водорода, превращаясь в ион, может полностью освободиться от электронов (поскольку электрон у него единственный).
В 1913 г. английский радиохимик Фредерик Содди решил еще одну проблему. Исследование продуктов распада радиоактивных элементов приводило к противоречию с периодической системой. Например, свинец, образующийся при распаде урана, имел атомную массу, отличающуюся от массы обычного свинца. Ф. Содди предложил в 1913 г. название "изотоп" для любого элемента, который отличается от известного ранее элемента атомной массой, но занимает то же место в периодической системе[118]. Причина такого отклонения была обнаружена только в 1932 г. благодаря открытию нейтронов английским физиком Джеймсом Чэдвиком. Изотопами стали называть элементы, обладающие одинаковыми химическими свойствами и одним и тем же порядковым номером, но отличающиеся атомными массами. Порядковый номер определяется зарядом ядра атома (числом протонов), а атомная масса — числом протонов и нейтронов в атомном ядре. Благодаря использованию масс-спектрометрии после 1920 г. было обнаружено также, что многие элементы, образующиеся не в результате радиоактивного распада, являются смесью изотопов.
Как до 1900 г. считалось, что атом в соответствии с его определением является неделимым, так и до 1919 г. атомное ядро тоже считалось неделимым. Открытие ядерного распада при исследовании радиоактивности поставило перед учеными новую задачу: нельзя ли искусственным путем разделить протоны в ядрах. Сомнения, существовавшие по этому поводу, были обусловлены тем, что силы, связывающие протоны, были чрезвычайно велики. Но в 1919 г. Э. Резерфорду удалось осуществить первую ядерную реакцию. Резерфорд бомбардировал газообразный азот быстрыми а-частицами (ядрами гелия), в результате чего ему удалось превратить атомы азота в атомы кислорода.
После открытия ядерных реакций физику и химию стали рассматривать как две взаимно дополняющие друг друга науки, занимающиеся исследованием явлений природы. Позже к ним присоединилась биохимия. Проникая таким образом в сокровенные тайны природы, люди получили сегодня мощное средство влияния на саму природу. Это средство в руках человека обладает не только созидательной, но и огромной разрушительной силой! И хотя уже 500 лет назад человечество осознало, что Земля не является центром Вселенной, следует помнить, что наша планета — пока единственное наше жизненное пространство и ее страдания — это наше горе, а ее радости — это наше счастье.
Развитие экспериментальной химии
Современная химия развилась благодаря аналитическим методам; всем ее важнейшим результатам предшествовали успехи в химическом анализе.
Ференц Сабадвари [50, с. 5]
Предварительные замечания
С самого начала становления химии как науки о строении, свойствах и превращениях веществ ее успехи тесным образом были связаны с развитием экспериментальной химии. При этом имеется в виду совершенствование лабораторных приборов, методов, химических реактивов и исследовательских лабораторий.
Как правило, в это время исследовательские лаборатории были одновременно и учебными центрами. Экспериментируя, химики приобретали знания. Лишь в конце XIX в. в отдельных случаях стали создаваться специальные химические исследовательские лаборатории, в которых не проводилось обучения студентов.
В период эмпирического развития химии исследователи занимались в основном только экспериментированием, хотя и тогда они руководствовались при проведении опытов определенными теоретическими представлениями. Последние начали довольно интенсивно развиваться и расширяться с XV в. В середине XVIII в. выявилось довольно заметное различие между слепой, неосмысленной "стряпней наугад" и трудом исследователей, работающих на научной основе [8, с. 29 и сл.].
В результате широкого введения в химию количественных методов анализа (Лавуазье, Рихтер, Пруст и Дальтон), а также благодаря разработанным ими теоретическим представлениям химический эксперимент стал приобретать более осознанный и плановый характер. Теория стала определять характер проведения эксперимента, а методы исследования природы стали точнее.
В 1844 г. Либих писал: "Успех любого опыта, любой операции меньше всего зависит от механической сноровки и в большей степени — от сознательного подхода; причиной неудачи может быть недостаточность знаний. Открытие определяется уровнем экспериментальной техники и способностью человека создавать новые идеи" [33, с. 9].
