Cтраница 3
Поскольку отношение чисел атомов в молекуле является отношением целых чисел, то и отношение единиц массы одного вещества, приходящихся на одну единицу массы другого вещества, является простым и кратным. Закон простых кратных отношений, как и закон постоянства состава, справедлив при условии постоянства атомного состава. Закон простых кратных отношений не применим к соединениям переменного состава. [31]
Столь длительный период накопления знаний объясняется прежде всего различным уровнем возможности математической обработки экспериментальных данных в физике и химии. Кроме того, мир веществ очень многообразен, и в центре научных интересов химиков находилось исследование свойств, строения и превращений веществ. В течение десятилетий закон простых кратных отношений удовлетворительно объяснял превращения веществ. Поэтому Бертолле, пытавшийся найти зависимость между массой и химическими свойствами веществ, оставался непонятым современными ему химиками. [32]
Чтобы определить относительную молекулярную и атомную массу, надо знать, сколько атомов входит в состав простых и сложных молекул. Это не было известно Дальтону. Поэтому он изображал состав соединений на основании правил, тесно связанных с законом простых кратных отношений. [33]
Ключ для решения этого вопроса Дальтон находит в атомистике. С атомистической точки зрения при химическом соединении происходит более или менее прочное сцепление ( связывание) простых атомов в сложные атомы 2, так что после химической реакции новыми мельчайшими единицами вещества, способными к самостоятельному существованию как устойчивое целое, становятся уже не первоначальные простые атомы, которые вошли в состав сложных, а именно эти вновь образовавшиеся сложные атомы. Короче говоря, атомистика требует, чтобы все химические соединения подчинялись закону постоянства состава и закону простых кратных отношений. [34]
Какие особенности характеризуют растворы. Как и химические соединения растворы однородны. Но в отличие от химических соединений растворы, как и механические смеси, не подчиняются закону постоянства состава и закону простых кратных отношений. Растворы представляют собой гомогенные системы, состоящие минимум из двух независимых компонентов, а также продуктов их взаимодействия, соотношения между которыми могут изменяться в определенных пределах. [35]
Для таких систем сингулярных точек вообще не существует. Это значит, что состав образующегося соединения в интервале такого максимума не отвечает рациональному соотношению компонентов и не следует закону простых кратных отношений Дальтона. [36]
На рис. 48 - 50 максимумы кривых ликвидуса и солидуса отвечают составам химических соединений. Такие максимумы называются рациональными, так как они подчиняются закону простых и кратных отношений, установленному Дальтоном. Если па диаграмме плавкости имеются максимумы, не совпадающие с составом какого-либо химического соединения, то такие максимумы называют иррациональными, поскольку они не отвечают закону простых и кратных отношений. [37]
Выводы Дальтона были тщательно проверены и подтверждены очень точными опытами Я. В период с 1810 по 1816 г. Берце-лиус провел весовой анализ многочисленных оксидов свинца, меди и железа, сульфидов железа и везде подтвердил предложенный Дальтоном закон простых кратных отношений. Берцелиус установил также, что и состав органических соединений подчиняется этому закону. [38]
Несомненно, что и с той и с другой стороны особый интерес представляет попытка Дальтона приложить одно и то же атомистическое учение к физическим и к химическим явлениям. Чтобы проследить эту попытку, мы начинаем разбор дальтоновских взглядов с физической атомистики, эмпирическим основанием которой является у Дальтона закон независимости давлений газов в смеси; затем переходим к химической атомистике, эмпирическим обоснованием которой служит закон простых кратных отношений; кончаем столкновением между обоими направлениями в атомистике, которое стало неизбежным после того, как Гей-Люссак установил закон объемных отношений реагирующих газов. [39]
Металлические кристаллы обладают высокой электропроводностью и теплопроводностью, а кристаллические структуры обычно удовлетворяют требованиям плотнейших упаковок и характеризуются, следовательно, большими координационными числами. Соединения, образующиеся из нескольких металлических элементов, отличаются по характеру связи от всех других классов химических веществ. Обычные представления о валентности элементов не способны объяснить химический состав большинства интерметаллических соединений. Состав интерметаллических фаз часто не подчиняется закону простых кратных отношений п может варьировать в широких пределах. Этот факт говорит о том, что связь между атомами в металлических кристаллах ( и жидких расплавах) не ограничивает соотношение элементов ни численно, ни пространственно. [40]
Как гипотезу эту идею высказал Декарт, а позднее Ломоносов. Но в качестве физического закона ее открытие стало возможно лишь в середине XIX в. В закон она превращается лишь с момента открытия Дальтоном закона простых кратных отношений как общего закона состава и строения химически сложных веществ. Следовательно, и в химии общее витало перед глазами ученых и давало направление их мысли задолго до открытия его в форме химического закона. Особенно наглядно направляющее влияние идеи всеобщего сказалось в открытии самого Дальтона, как это показало исследование Роско и Гардена. [41]
Еще древнегреческими философами Левкиппом, Демокритом, Эпикуром и др. в чисто умозрительной форме развивалось атомистическое учение, согласно которому вещество состоит из мельчайших неделимых частиц - атомов. Ломоносов считал, что молекулы представляют собой мельчайшие частицы данного вещества, имеющие тот же атомный состав, что и вещество в целом. Эти идеи были подтверждены в работах Дальтона ( 1803), установившего закон простых кратных отношений и понятие химического эквивалента, а также в работах Авогадро ( 1811), которым было показано, что равные объемы всех газов при одинаковой температуре и давлении содержат одинаковое число молекул. Закон Авогадро открыл путь к определению относительных атомных весов элементов и молекулярных весов соединений. [42]
Благодаря новым опытам - писал Берцелиус - я вскоре убедился, что числа Дальтона лишены той точности, которая необходима для практического применения его теории. Я понял, что прежде всего надо определить с максимальной точностью атомные веса возможно большего числа элементов... Без этого за зарей химической теории не может последовать ее долгожданный день. Особую роль здесь сыграли точные количественные исследования, связанные с определением атомных весов и обоснованием закона простых и кратных отношений. [43]
Законы паев и эквивалентов вначале казались чисто эмпирическими. Они были изолированы друг от друга и внутренний смысл их оставался неясен. Руководствуясь последней, он первоначально сформулировал теоретически, а затем подтвердил экспериментально третий чрезвычайно важный закон стехиометрии - закон простых кратных отношений. [44]
Хотя стехиометрические отношения в молекулярных агрегатах частиц не связаны с неделимыми валентностями, все же безусловно имеет силу положение, что образование устойчивых конфигураций частиц невозможно при отсутствии сил связи того или иного вида. Нельзя, как это часто делается, чисто геометрические эффекты принимать за доказательство существования-энергетических связей. В строении материи часто геометрические факторы играют большую роль, чем это обычно предполагается. Отметим, между прочим, факт, который каждому кристаллографу бросается в глаза, именно - существующую глубокую аналогию между законами ( или, лучше, правилами) стехиометрии и так называемым законом простых кратных отношений, действительных для форм кристаллов. Некоторые определенные концепции прило-жимы в обоих случаях. Так, при больших молекулах наряду с простыми стехиометрическими формулами наблюдаются и близкие к ним вицинальные без существенного изменения характера конфигурации частиц. [45]