Великие химики. Том 1

Манолов Калоян

Однако самая важная проблема оставалась пока не решенной. Для каждого отдельного случая приходилось устанавливать формулу соединения, то есть определять число связанных между собой атомов, чтобы можно было вычислить атомный вес, изучать свойства веществ, сравнивать их, искать новые методы анализа.

Берцелиус был неутомимым. Число синтезированных, очищенных и проанализированных веществ нарастало с каждым месяцем — 100, 200, 300… Минули годы. Веществ стало 1000, а Берцелиус все еще продолжал работать — упорно и систематически. На протяжении почти 20 лет он изучил более 2000 соединений известных тогда 43 элементов, чтобы определить их атомные веса. Успех его был бесспорным, большая часть полученных значений определена с той же точностью, с какой и ныне вычислены атомные веса элементов.

Долгим и трудным был путь, по которому Берцелиус шел к истине. Например, он принимал, что одному атому металла, чтобы образовать окисел, нужно было связаться по крайней мере с одним атомом кислорода. На основании этого допущения он предложил

следующие формулы окислов меди: CuO (для красного) и CuO₂ (для черного). Такое же предположение он сделал и в отношении двух окислов ртути: HgO и HgO₂. Поскольку окислы многих металлов были сходны по своим свойствам с черным окислом меди, Берцелиус написал их формулы следующим образом: CaO₂, MgO₂, ZnO₂, FeO₂ и так далее. Высший окисел железа содержал в полтора раза больше кислорода, поэтому его формула должна быть FeO₃. Окислы хрома и алюминия, свойства которых были аналогичны свойствам высшего окисла железа, Берцелиус обозначал формулами CrO₃ и AlO₃. Такие ошибочные представления о формулах этих окислов изменились только тогда, когда Берцелиус узнал, что хром образует еще один окисел, который взаимодействует с водой, давая хромовую кислоту. В соответствии с более высоким содержанием кислорода формулу этого окисла надо написать как CrO₆. Берцелиус изучил свойства хромовой кислоты и установил, что она сходна с серной кислотой. Но ангидридом серной кислоты является SO₃, тогда и ангидрид хромовой кислоты — CrO₃. В таком случае низший окисел хрома следовало обозначить формулой Cr₂O₃, а аналогичные по свойствам окислы железа и алюминия — формулами Fe₂O₃ и Al₂O₃. Применение этих формул требовало изменения формул и низших окислов: ZnO, CaO, FeO, MgO и так далее.

Берцелиус отнюдь не ограничивался только исследованиями, связанными с определениями атомных весов. Другая, не менее важная проблема — химическое сродство — заинтересовала его еще задолго до начала определений атомных весов. Во время своих первых опытов по изучению действия электричества Берцелиус пришел к мысли, что у элементов и их соединений есть электрический заряд. Он систематизировал свои наблюдения и выводы в целостную электрохимическую теорию, о которой впервые услышали после публикации его работы в 1811 году в «Физическом журнале» Метри [342] . Согласно теории Берцелиуса, металлы обладают положительным электрическим зарядом, а неметаллы — отрицательным. Самый отрицательный — кислород, а самый положительный — калий. Все остальные элементы по степени их электрического заряда находятся между ними. Свойства неметаллов отличаются некоторыми особенностями. По отношению к кислороду они положительны, поэтому могут соединяться с ним, образуя окислы, а по отношению к металлам — отрицательны и тоже могут соединяться с ними.

342

Жан Клод де ла Метри (1743–1817) — французский физик и натуралист, ученик Г. Бургаве, издатель «Журнала физики, химии, естественной истории и искусств». О Метри см.: Джуа М., ук. соч., с. 122, 146, 159; Bugge G., ук. соч., т. I, с. 294; Становление химии как науки, ук. соч., с. 67.

^{Аппаратура Берцелиуса для сожжения органических веществ} 

Взаимодействие элементов объясняется тем, что противоположные заряды притягиваются. Например, самый отрицательный элемент — кислород — притягивается остальными элементами и соединяется с ними. Образовавшиеся окислы, однако, не являются нейтральными; у них тоже есть электрический заряд. Окислы металлов заряжены положительным электричеством, а неметаллов — отрицательным. Между ними также действует сила притяжения, и при их взаимодействии образуются соли. Окись кальция, например, положительна, а двуокись углерода отрицательна. При их взаимодействии образуется карбонат кальция.

Полученные в результате реакций соли тоже не абсолютно нейтральны: они несут некоторый положительный или отрицательный заряд. Две противоположно заряженные соли могут притягивать друг друга и образовывать двойную соль. Квасцы, например, получаются из положительного сульфата натрия и отрицательного сульфата алюминия.

Теория была простой, наглядно объясняла все химические процессы, и поэтому она сразу же снискала всеобщее признание. Ее называли дуалистической, так как в ее основу было положено существование двух противоположных начал — положительного и отрицательного электричества.

Берцелиуса ценили как ученого не только в Швеции, но и в Западной Европе. Он поддерживал переписку с видными деятелями

науки Германии, Англии, Франции [343] … Особенно долго он переписывался с Клодом Луи Бертолле и Гемфри Дэви. Он мечтал о встрече с этими великими учеными, хотел ближе познакомиться с их исследовательской деятельностью, обсудить некоторые проблемы.

В 1812 году Берцелиус получил разрешение выехать во Францию, но война между Францией и Россией помешала ему осуществить свои планы. И он отправился в Англию.

343

Часть переписи Берцелиуса с европейскими учеными хранится в Ленинградской публичной библиотеке им. М. Е. Салтыкова-Щедрина (Люблинская А. Д. Вопросы истории естествознания и техники, вып. 5, 1957, с. 177–182). Берцелиус вел переписку и с русскими учеными, свидетельством чего являются опубликованные письма его к знаменитому казанскому химику К. К. Клаусу (Вопросы истории естествознания и техники, вып. 7, 1959, с. 148–149) и харьковскому химику Ф. И. Гизе [Куринной В. И. Труды Ин-та истории естествознания и техники АН СССР, 30, 333–343 (1960)]. В книге Соловьева Ю. И., Куринного В. И. (Якоб Берцелиус: Жизнь и деятельность. — 2-е изд. — М.: Наука, 1980) отдельная глава посвящена связям Берцелиуса с русскими учеными. Из русских химиков у него работали: Г. И. Гесс, Ю. Ф. Фрицше, Г. В. Струве (Биографии великих химиков, ук. соч., с. 142).

Берцелиус с нетерпением ждал встречи с Дэви. Но тот, однако, оказал ему холодный прием. Дэви незадолго до этого женился и готовился к свадебному путешествию по Европе. Берцелиус был поражен такой встречей и считал, что хлопоты, связанные с отъездом, никак не могли оправдать Дэви. Он предполагал, что причина такого отношения к нему английского ученого кроется в другом.

Дэви достиг вершин славы путем упорного труда и самообразования. Однако ему не хватало глубоких теоретических знаний. Он понимал тем не менее, что электрохимическая теория Берцелиуса была достаточно убедительной. Дэви чувствовал, что у шведского ученого глубокий и проницательный ум, хорошая теоретическая подготовка, и немало этому завидовал.

Берцелиус встретился в Лондоне с другим ученым — Александром Марситом, с которым связали его впоследствии узы дружбы.

— Я хотел бы, доктор, Марсит, посетить ваши лекции по химии, посмотреть, как вы демонстрируете опыты, как объясняете теоретические проблемы. Одним словом, хочу поучиться у вас, — обратился к нему Берцелиус.

— Едва ли вы чему-либо можете научиться у меня, господин Берцелиус, но я в вашем полном распоряжении. Надеюсь, нам обоим пойдет на пользу наше знакомство.

Доктор Марсит помог Берцелиусу в разработке лекций по химии и практических занятий с демонстрацией опытов. Берцелиус встречался в его доме с Уильямом Уолластоном, Смитсоном Теннантом [344] , Фредериком Акумом, Томасом Юнгом [345] , Джемсом Уаттом, Уильямом Гершелем и другими учеными. Он подробно осмотрел их лаборатории, интересовался новой аппаратурой и приборами, заказал в Лондоне все, чего не хватало в его собственной лаборатории в Стокгольме.

344

Смитсон Теннант (1761–1815) — английский химик, член Лондонского королевского общества, профессор химии Кембриджского университета. В 1803 г. открыл осмий и иридий, изучал углекислый газ, был учителем Уолластона. О Теннанте см.: Меншуткин В. Н. Химия и пути ее развития. — М. — Л.: Изд-во АН СССР, 1937, с. 127; Биографический словарь деятелей естествознания и техники, ук. соч., т. 2, с. 263–264; Становление химии как науки, ук. соч., с. 194–200 и др.; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 487.

345

Томас Юнг (1773–1829) — английский физик, врач и астроном, один из создателей волновой теории света. Ему принадлежит большое количество работ по физике, химии, физиологии, медицине, астрономии, геофизике, технике, филологии и др.; ввел модуль Юнга для характеристики упругости при растяжении и сжатии; написал около 60 статей для «Британской энциклопедии». О Юнге см.: Биографический словарь деятелей -естествознания и техники, ук. соч., с. 416–417; Wood A., Oldham F. Thomas Young, natural philosopher, 1773–1829. — Cambridge, 1954; Выдающиеся физики мира, ук. соч., с. 146–150; Творцы физической оптики / Сост. У. И. Франкфурт. — М.: Наука, 1973, с. 115–166; Храмов Ю. А., ук. соч., с. 313–314.

В Швецию Берцелиус вернулся в конце октября 1812 года и привез три огромных ящика с оборудованием. Лаборатория оказалась слишком тесной, чтобы разместить все необходимое, и поэтому часть приборов пришлось вывезти в подвалы Каролинского медико-хирургического института.

Он с новой энергией принялся за работу и опять — за свое любимое дело: определение атомных весов. Берцелиус провел анализы большого числа соединений и вычислил атомные веса почти всех элементов. Он приступил уже к составлению таблиц, но что-то его постоянно смущало, и он чувствовал какую-то неудовлетворенность. Берцелиус чертил разнообразные кружки, которыми Дальтон обозначал элементы, и недовольно кривил губы.