Собрание сочинений, том 20
Шрифт:
Итак, мы должны, выражаясь современным химическим языком, представить себе весь процесс следующим образом: на платине осаждается Си; освобождающееся SO4, которое не может существовать само по себе, распадается на SO3+О, причем последний улетучивается в свободном виде; SO3 заимствует из растворителя H2O и образует серную кислоту (H2SO4), которая снова соединяется, при выделении H2, с медью электрода в CuSO4. Строго говоря, мы имеем здесь три процесса: 1) разделение Cu и SO4; 2) SO3 + О + Н2О = H2SO4 + О; 3) H2SO4 + Cu = H2 + CuSO4. Можно было бы рассматривать первый процесс как первичный, а оба других как вторичные. Но если мы поставим вопрос о происходящих здесь превращениях энергии, то мы найдем, что первый процесс целиком компенсируется частью третьего: отделение меди от SO4 компенсируется обратным соединением обоих на другом электроде. Если мы отвлечемся от энергии, необходимой для перемещения меди от одного электрода к другому, а также от неизбежной (не определимой точно) потери энергии в цепи благодаря превращению ее в теплоту, то мы окажемся здесь перед таким случаем, где так называемый первичный процесс не отнимает у тока никакой энергии. Ток дает энергию
Тем не менее в обоих приведенных выше примерах, равно как и в других случаях, различение первичных и вторичных процессов имеет бесспорно некоторую относительную правомерность. Так, в обоих случаях наряду с прочими явлениями происходит, по-видимому, также и разложение воды, причем составные элементы воды выделяются на противоположных электродах. Так как, согласно новейшим опытам, абсолютно чистая вода максимально приближается к идеалу непроводника, а следовательно, и неэлектролита, то важно доказать, что в этих и подобных случаях разлагается прямо электрохимически не вода, а что здесь составные элементы воды выделяются из кислоты, в образовании которой, разумеется, должна участвовать также и вода раствора.
III. «Если подвергать электролизу... соляную кислоту, [HCl + + 8Н]... одновременно в двух U-образных трубках... и пользоваться в одной трубке положительным цинковым электродом, а в другой медным электродом, то в первой трубке растворяется количество цинка 32,53, во второй — количество меди 2x31,7» [кн. I, стр.482].
Оставим пока в стороне медь и обратимся к цинку. По Видеману, первичным процессом является здесь разложение HCl, вторичным — растворение Zn.
Итак, согласно этой точке зрения, ток извне доставляет в электролитическую ванну необходимую для разделения Н и Cl энергию; после того как произошло это разделение, Cl соединяется с Zn, причем освобождается некоторое количество энергии, вычитающееся из энергии, необходимой для разделения Н и Cl; таким образом, ток должен доставить только разницу этих величин. Пока все идет великолепно; но если мы рассмотрим внимательнее оба эти количества энергии, то найдем, что количество энергии, освобождающееся при образовании ZnCl2, больше количества ее, потребляемого при разделении 2HC1, и что, следовательно, ток не только не должен доставлять энергию извне, но, наоборот, он сам получает энергию. Перед нами теперь уже не пассивный электролит, а возбуждающая жидкость, не электролитическая ванна, а цепь, увеличивающая образующую ток батарею на один лишний элемент; процесс, который мы, по Видеману, должны рассматривать как вторичный, оказывается абсолютно первичным, становится источником энергии всего процесса, делая этот процесс независимым от доставляемого извне тока батареи.
Здесь мы ясно видим, в чем заключается источник всей путаницы, царящей в теоретическом изложении Видемана. Видеман исходит из электролиза, не интересуясь тем, активен он или пассивен, не заботясь о том, имеет ли он перед собой цепь или электролитическую ванну. «Коновал есть коновал», как сказал старый майор вольноопределяющемуся из докторов философии [348] . А так как электролиз гораздо проще изучать в электролитической ванне, чем в цепи, то он фактически исходит из электролитической ванны и делает из происходящих в ней процессов, из частично правомерного разделения их на первичные и вторичные, масштаб для совершенно обратных процессов в цепи, не замечая при этом вовсе, как электролитическая ванна незаметно превращается у него в цепь. Поэтому он и может выставить положение:
348
Имеется в виду следующий анекдот. Старый майор, услышав от вольноопределяющегося, что тот является доктором философии, и не желая разбираться в том, что это значит и какова разница между «доктором философии» и «доктором медицины», сказал: «Для меня это безразлично, коновал есть коновал (Pflasterkasten ist Pflasterkasten)».
«Химическое сродство выделяющихся веществ по отношению к электродам не имеет никакого влияния на собственно электролитический процесс» (кн. I, стр. 471) — положение, которое в этой абсолютной форме, как мы видели, совершенно неверно. Отсюда же у него и троякая теория образования тока: во-первых, старая, традиционная теория на основе чистого контакта; во-вторых, теория, основывающаяся на уже более абстрактно понимаемой электрической разъединительной силе, которая непонятным образом доставляет себе или «электролитическому процессу» энергию, необходимую, чтобы оторвать друг от друга в цепи Н и Cl и сверх того образовать еще ток; наконец, современная химико-электрическая теория, доказывающая, что источником этой энергии является алгебраическая сумма всех химических действий в цепи. Подобно тому как Видеман не замечает, что второе объяснение опровергает первое, точно так же он не догадывается, что третье, со своей стороны, уничтожает второе. Наоборот, у него положение о сохранении энергии чисто внешним образом пристегивается к старой традиционной теории, подобно тому как прибавляют новую геометрическую теорему к прежним теоремам. Он вовсе не догадывается о том, что это положение делает необходимым пересмотр всех традиционных взглядов как в этой области естествознания, так и во всех других. Поэтому-то Видеман ограничивается тем, что просто констатирует его при объяснении тока, а затем спокойно откладывает его в сторону, чтобы снова извлечь лишь в самом конце книги, в главе о действиях тока. Даже в теории возбуждения электричества контактом (кн. I, стр. 781 и следующие) учение о сохранении энергии не играет никакой роли при объяснении главной стороны дела и привлекается лишь мимоходом для разъяснения побочных пунктов: оно является и остается «вторичным процессом».
Но вернемся к вышеприведенному примеру III. Там один и тот же ток вызывал электролитическое разложение соляной кислоты в двух U-образных трубках, но в одной из них положительным электродом был цинк, а в другой — медь. Согласно основному электролитическому закону Фарадея, один и тот же гальванический ток разлагает в каждой электролитической ванне эквивалентные количества электролитов, и количества выделенных на обоих электродах веществ
«Но», — продолжает Видеман, — «это вовсе не есть доказательство эквивалентности этих количеств. Они наблюдаются только в случае очень слабых токов, при образовании... с одной стороны, хлористого цинка, а с другой... хлористой меди. В случае более сильных токов количество растворенной меди при том же самом количестве растворенного цинка опустилось бы... до 31,7, а количество образовавшегося при этом хлористого соединения соответственно увеличилось бы».
Цинк, как известно, образует только одно соединение с хлором — хлористый цинк ZnCl2, медь же — два: хлорную медь CuCl2 и хлористую медь Cu2Cl2. Явление происходит, следовательно, таким образом, что слабый ток отрывает от электрода на каждые два атома хлора два атома меди, которые остаются связанными между собой при помощи одной из двух своих единиц сродства, между тем как две их свободные единицы сродства соединяются с двумя атомами хлора:
Если же ток становится сильнее, то он совершенно отрывает атомы меди друг от друга, и каждый из них в отдельности соединяется с двумя атомами хлора:
При токах средней силы оба эти вида соединений образуются рядом друг с другом. Таким образом, образование того или другого из этих соединений зависит исключительно лишь от силы тока, и поэтому весь процесс носит по существу электро-химический характер, если это слово имеет вообще какой-нибудь смысл. Несмотря на это, Видеман категорически объявляет его вторичным, т. е. не электро-химическим, а чисто химическим процессом.
Вышеприведенный опыт принадлежит Рено (1867 г.) и относится к целому ряду аналогичных опытов, в которых один и тот же ток проводился в U-образной трубке через раствор поваренной соли (положительный электрод — цинк), а в другой ванне через различные электролиты с различными металлами в качестве положительных электродов. При этом растворенные на один эквивалент цинка количества других металлов показали большие отклонения, и Видеман приводит результаты всего ряда опытов, которые, однако, в большинстве случаев химически вполне понятны и никак не могут быть иными. Так, например, на 1 эквивалент цинка в соляной кислоте растворялось только 2/3эквивалента золота. Это может казаться странным лишь в том случае, если, подобно Видеману, придерживаться старых эквивалентных весов и изображать хлористый цинк через ZnCl, где как хлор, так и цинк фигурируют в хлористом соединении каждый только с одной единицей сродства. В действительности же здесь на один атом цинка приходится два атома хлора (ZnCl2), и, зная эту формулу, мы сразу же видим, что в вышеприведенном определении эквивалентов за единицу надо принимать атом хлора, а не атом цинка. Формулу же для хлорного золота надо писать AuCl3; в этом случае ясно, что 3ZnCl2 содержат ровно столько же хлора, сколько 2AuCl3, и что поэтому все процессы в цепи или электролитической ванне (первичные, вторичные и третичные) вынуждены будут на одну превращенную в хлористый цинк весовую часть [349] цинка превращать в хлорное золото не больше и не меньше чем 2/3 весовой части золота. Это имеет абсолютное значение, если только не предположить, что гальваническим путем можно получить также и соединение AuCl: в этом последнем случае на 1 эквивалент цинка должны были бы быть растворены даже 2 эквивалента золота, и, следовательно, могли бы иметь место, в зависимости от силы тока, такие же вариации, какие были указаны выше на примере меди и хлора. Значение опытов Рено заключается в том, что они показывают, как закон Фарадея подтверждается фактами, как будто бы противоречащими ему. Но совершенно непонятно, какое значение они должны иметь для объяснения вторичных процессов при электролизе.
349
Здесь и ниже у Энгельса употреблено слово «Gewichtsteil» («весовая часть»), но речь по-прежнему идет об эквивалентах.
Третий пример Видемана привел нас уже опять от электролитической ванны к цепи. И действительно, наибольший интерес представляет цепь, если исследовать электролитические процессы с точки зрения происходящих при этом превращений энергии. Так, мы нередко наталкиваемся на такие цепи, в которых химико-электрические процессы как будто находятся в прямом противоречии с законом сохранения энергии и совершаются как будто вопреки законам химического сродства.
Согласно измерениям Поггендорфа [350] , цепь: цинк, концентрированный раствор поваренной соли, платина — дает ток силой в 134,6 [Пометка на полях: «Если принять, что сила тока 1 элемента Даниеля = 100». Ред.]. Таким образом, мы имеем здесь довольно солидное количество электричества, на 1/3 больше, чем в элементе Даниеля. Где же источник появляющейся здесь в форме электричества энергии? «Первичным» процессом является здесь вытеснение цинком натрия из его соединения с хлором. Но в обычной химии не цинк вытесняет натрий из хлористых и других соединений, а, наоборот, натрий вытесняет цинк. «Первичный» процесс не только не в состоянии дать току вышеуказанного количества энергии, но, наоборот, сам нуждается для своего осуществления в притоке энергии извне. Таким образом, с одним лишь «первичным» процессом мы опять-таки не двигаемся с места. Поэтому рассмотрим, как процесс происходит в действительности. Мы находим, что происходящее здесь превращение выражается не через
350
Здесь и в дальнейшем результаты опытов Поггендорфа Энгельс приводит по книге Видемана, т. I, стр. 368—372.