Cтраница 2
Берцелиус не просто использовал эти данные и сам закон в качестве одного из многих критериев при установлении формул окислов, но и впервые слил воедино корпускулярную теорию с законом объемов. Еще в 1814 г. он писал: Обе теории составляют одно и то же; все различие заключается только в агрегационной форме элементов и в словах - атомы и объемы. [16]
Основная статья Авогадро, озаглавленная Исследование метода определения относительных масс элементарных молекул веществ и установления отношений, в которых они вступают в соединения, появилась в 1811 г. 20 Статья начинается со ссылки на работу Гей-Люссака, в которой изложен закон объемов газов. Очевидно, что Авогадро был вполне в курсе дел о состоянии химической атомистики в то время. [17]
Далее, надо подчеркнуть, что каждая качественно особая дискретная форма материи обусловливает, по Энгельсу, свой круг явлений природы: движение атомов лежит в основе химических превращений, движение молекул вызывает физические явления, в частности обусловливает такие свойства газов, как их объем и давление. Поэтому закон объемов, на который опиралось открытие Гей-Люссака, является законом о числе молекул ( но не атомов), находящихся в данном объеме. [18]
Вот тут-то и возникло существенное затруднение, которое состояло в следующем: если, например, реагируют 1 объем азота, содержащий, скажем, п атомов, и 1 объем кислорода, содержащий тоже п атомов, то каждый атом кислорода соединяется с одним атомом азота, так что в результате должно получиться тоже п атомов окиси азота. Но если правилен закон объемов, то объем полученного газа должен быть в точности равен исходному объему кислорода ( или азота); на деле же он оказывается вдвое больше. [19]
Гей-Люссак придавал большое значение закону объемов для объяснения природы тел, но, ценя теорию Дальтона, относился довольно скептически к возможности определять атомные веса элементов. [20]
Продолжая изучать соотношение объемов газов при их взаимодействии, он установил, что 1000 мл хлористого водорода соединяется точно с 1000 мл аммиака, а 1000 мл окиси углерода соединяется с 500 мл кислорода и образует 1000 мл двуокиси углерода. На основании этих наблюдений он сформулировал закон соединительных объемов: объемы газов, реагирующих между собой или образующихся при химической реакции, находятся в отношениях небольших целых чисел. [21]
До сих пор все обстоит как будто хорошо. Дальтон отлично понимает, что в случае правильности закона объемов можно непосредственно перейти от объемов Гей-Люссака к его ( Дальтона) атомам. [22]
На это Дальтон, разумеется, не идет. Поэтому у него остается только один выход: отвергнуть закон объемов, а вместе с ним и открытие Гей-Люссака. Чтобы достичь этого, Дальтон делает второе возражение, направленное главным образом против опытной основы открытия Гей-Люссака. Он пытается доказать, что эксперименты Гей-Люссака приведены не точно; с этой целью он ставит ряд проверочных опытов. Поэтому Дальтон считает, что вообще нельзя говорить о кратности объемов соединяющихся газов, понимая эту кратность с математической точностью. [23]
Здесь перед нами случай разумной научной смелости, когда отступления от истинных значений, хотя и небольшие, но вполне заметные, не смутили авторов открытия, как это бывало неоднократно с другими исследователями. Так, мы видели, что Дальтон, который был близок к открытию закона объемов реагирующих газов, не признал этого закона лишь из-за незначительных расхождений возникшей у него гипотезы с опытными данными. [24]
Особенно важна была его попытка найти компромисс между идеями Дальтона и открытым Гей-Люссаком законом объемов реагирующих газов. Речь шла именно о компромиссе, а не о последовательном разрешении того противоречия, в которое попала атомистика Дальтона и в котором нашло свое выражение общее противоречие естествознания XIX века. [25]
Познакомившись с атомистической теорией Дальтона, Берцелиус не мог понять, почему он отрицает справедливость закона объемов. Ему казалось с самого начала, что этот закон полностью подтверждает атомистическую теорию. [26]
Для решения всех этих вопросов нужно было определить состав различных тел, о которых существовало превратнее понятие, и тогда, имея целый ряд химических оснований для суждения о составе и строении тел, можно было приступить к подробному изучению физических свойств и сличению физических свойств с химическими и вообще к изучению химических процессов. Нужно сказать, что первые соотношения физических свойств и ( химических были указаны Гей-Люйсакам; его знаменитый закон объемов прямо указывает на отношение химических процессов к удельному весу и к объему, который занимают тела в газообразном состоянии. Затем на этом был основан закон Авогадро, что равные объемы газов заключают равное число частиц. [27]
Рассмотрим приведенные формулы и атомные веса входящих в них элементов. Прежде всего бросается в глаза, что формула азотной кислоты содержит два атома азота, в то время как формулы кислот фосфора, мышьяка и сурьмы - всего лишь один. Причиной этого был закон объемов Гей-Люссака, в соответствии с которым Берцелиус принял, что в азотной кислоте имеются два атома азота. [28]
С другой стороны, Гей-Люссак, приняв с самого начала даль-тоновское понятие атома, не смог преодолеть ставшей традиционной схему двухступенчатой структуры материи: атом - соединение, которую Дальтон принял, исходя из импонировавшего ему принципа наибольшей простоты. Именно поэтому его закон объемов реагирующих газов оказался неточным и не соответствовал выводам атомной теории Дальтона. Это несоответствие фактически исключало применение закона для расчетов. [29]
При этом Гей-Люссак с удивлением обнаружил очень простое соотношение: 1000 мл кислорода требуют точно 2000 мл водорода для образования воды. Продолжая изучать соотношение объемов газов при их реакциях, он установил, что 1000 мл хлористого водорода соединяется точно с 1000 мл аммиака, а 1000 мл окиси углерода соединяется с 500 мл кислорода и образует 1000 мл двуокиси углерода. На основании этих наблюдений он сформулировал закон соединительных объемов: объемы газов, реагирующих между собой или образующихся при химической реакции, находятся в отношениях небольших целых чисел. [30]