ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Открытие объемных законов Гей-Люссака из "История учения о молекуле в химии" Почти одновременно с опубликованием Новой системы химической философии Дальтона появляется работа известного французского физика и химика Гей-Люссака (1778— 1850) по исследованию объемных отношений при химических взаимодействиях газов, указавшая объективный, научно-экспериментальный путь к решению вопроса об атомном составе и атомном весе и к устранению таким образом произвольных допущений Дальтона [5, 42, 1893, стр. 20—42]. [c.29] В 1805 году А. Гумбольдт совместно с Гей-Люссаком начали работу по определению состава атмосферного воздуха в зависимости от географического расположения местности [там же, стр. 1—20]. Для этой цели им были необходимы более точные данные о количественном составе воды, ибо содержание кислорода в воздухе определялось по количеству воды, образующейся при сжигании смеси воздуха с водородом. [c.29] Для своих исследований ученые применили эвдиометр Вольта, в котором смесь водорода и кислорода воспламенялась электрической искрой. В результате этих работ они пришли к выводу, что 100 объемов кислорода соединяются с 200 объемами водорода [там же, стр. 17]. [c.29] Затем Гей-Люссак предпринял самостоятельные исследо-ванйя реакций между другими газообразными веществами Я отсюда прищел к предположению, что и другие газы соединяются в таких же простых отношениях (как водород и кислород), и это побудило меня поставить следующие опыты [там же, стр. 23]. [c.30] Гей-Люссак исследовал взаимодействие НС1, СОг и других газообразных кислот с аммиаком, реакцию окисления сернистого газа, реакцию разложения окиси азота путем сжигания ее в атмосфере металлического калия и т. д. Он использовал также полученные ранее Дэви весовые аналитические данные о составе окислов азота N2O, N0 и NU2 и пересчитал их на объемы. Для подтверждения своих выводов Гей-Люссак ссылался на работы Бертолле-сына по анализу аммиака и по окислению угарного газа. [c.30] В заключение этой работы он приходит к выводам, известным теперь как законы Гей-Люссака 1. Взаимодействие газообразных веществ происходит всегда в наиболее простых отношениях, так что с одним объемом газообразного вещества всегда соединяется такой же объем, либо двойной или самое большее тройной объем другого газообразного вещества. [c.30] Никакого теоретического объяснения этих законов Гей-Люссак не дает. Первый вывод, который он делает в связи с этими законами, следующий Такие простые отношения (объемов.— М. Ф.) не обнаруживаются у твердых и у жидких тел это же относится и к весовым отношениям составных частей. И это является лишним доказательством того, что фактически тела только в газообразном состоянии находятся все в одинаковых условиях и что они поэтому только в этом состоянии могут действовать согласно простым и постоянным законам [там же]. Этот взгляд Гей-Люссак подтверждает и примером из области физических свойств веществ Твердые и жидкие тела уменьшают свой объем на различную величину под влиянием одного и того же давления, в то время как все упругие жидкости (газы) уменьшают одинаково свой объем под действием одинакового давления. Хотя теплота расширяет все тела, но до настоящего вре.мени еще не найден определенный закон для этого расширения только у упруго-жидких тел (газов) расширение является одинаковым для всех и не зависит от природы тела [там же, стр, 21]. [c.30] Другой не менее важный теоретический вывод касается связи между найденными им законами и атомистикой Дальтона Многочисленные результаты опытов, изложенные мною в данной работе, являются также очень благоприятными для этого мнения (атомной гипотезы — М. Ф.) [там же, стр. 35]. [c.31] Будучи сторонником взглядов Бертолле на химическое сродство, Гей-Люосак стремился примирить эти взгляды с найденными закономерностями и тем са.мым объединить атомистику Дальтона с учением Бертолле о непостоянном составе соединений. Оба взгляда,— пишет Гей-Люссак,— имеют, таким образом, большое число фактов, подтверждаюш,их их. Но какими бы они ни казались противоречивыми, все же их фактически легко примирить [там же]. Он приходит к выводу, что не только нерастворимость, сцепление и упругость действуют в сторону образования соединений в постоянных отношениях, но что и химическая сила также действует сильнее тогда, когда элементы соединены между собой в простых отношениях, т. е. один к одному, или так, чтобы число одного было бы кратным числа другого ... [там же]. [c.31] Необходимо указать еще на один частный химический вывод Гей-Люссака ...совершенно различные газообразные кислоты нейтрализуют, каждая в отдельности, равный объем аммиака и мы должны отсюда предположить, что если было бы возможно все кислоты и щелочи перевести в газообразное, состояние, то приведение в нейтральное состояние в каждом случае происходило бы путем соединения одинаковых объемов газообразной кислоты и газообразной щелочи [там же, стр. 24]. Этот вывод послужил впоследствии для утверждения основного положения атомистики Дальтона нейтральные соли образуются из соединений одного атома кислоты и одного атома оонования, что подтвердилось также законом эквивалентов Рихтера и работами Уолластона и Томсона. [c.31] Что касается практических выводов, к которым приходит Гей-Люссак, то их в основном можно свести к следующему. [c.31] Люссак находит эту величину равной что значительно ближе к действительности [там же, стр. 31]. [c.31] Законы Гей-Люссака имели огромное значение для дальнейшего развития химии. Хотя сам Гей-Люссак и не дал им теоретического обоснования, но, подчеркивая, что они являются благоприятными для атомистических взглядов [там же, стр. 35] и что при одинаковых внешних условиях все тела в газообразном состоянии находятся в одинаковых (внутренних.— М. Ф.) условиях [там же, стр. 36], он тем самым толкал мысль исследователей к дальнейшему развитию этих выводов. [c.32] Применение следствий законов Гей-Люссака для решения различных практических вопросов химии явилось источником новых методов, получивших широкое распространение среди химиков. Это способствовало устранению ограниченности основных положений атомистики Дальтона. В частности, к ним относятся методы вычисления плотности паров элементов простых веществ в твердом или жидком состоянии, плотности и весового состава сложных газообразных соединений. [c.32] Гей-Люссак понимал, что его законы утверждают атомистику Дальтона, но, следуя традиции Лавуазье не делать никаких выводов сверх того, что дает опыт, и никогда не восполнять поспешными заключениями молчание фактов [17, стр. XIV], он, естественно, воздержался от их интерпретации. [c.32] Как Же отнесся Дальтон к законам Гей-Люссака Он узнал о них первые из письма Томсона от 13 ноября 1809 г., в котором сообшалось, что законы Гей-Люссака вполне согласуются с атомистической теорией. Его работа,— писал Томсон о Гей-Люссаке, —касается соединения газов. Он нашел, что все газы соединяются равными объемами, или два объема одного газа соединяются с одним объемом другого или же три объема одного с одним объемом другого 18, стр. 148]. Далее приводится таблица опытных данных Гей-Люссака, подтверждающая это положение различными примерами. В добавлении ко второй части Новой системы (1810) [19] Дальтон выразил свое отношение к этим законам. Представление Гей-Люссака об объемах аналогично моему представлению об атомах и, если бы можно было доказать, что все упругие флюиды имеют в одинаковых объемах равное число атомов или числа, относящиеся как 1, 2, 3 и т. д., то обе гипотезы стали бы одной с тем различием, что моя гипотеза универсальна, а его применима только к упругим флюидам. Гей-Люссак не мог не видеть, что подобная гипотеза была развита мною и отброшена , как не выдержавшая критики однако же, поскольку он возродил эту гипотезу, я сделаю несколько замечаний по поводу нее, хотя я не сомневаюсь, что он и сам скоро увидит ее непригодность [13, стр. 61]. Затем Дальтон пытается доказать, что опытные данные Гей-Люссака не совсем точны и поэтому не могут служить основой для законов Истина, я полагаю, состоит в том, что газы в любом случае не соединяются в равных или точных объемах когда же они, как кажется, ведут себя именно так, это происходит вследствие неточности измерений. Ни в одном случае, пожалуй, нет лучшего приближения к математической точности, чем в случае отношения 1 объема кислорода к 2 объемам водорода но даже и здесь самые точные измерения, которые я когда-либо производил, дали 1,97 водорода к 1 кислорода [13, стр. 62]. [c.33] Поэтому, по всей вероятности, никакие два упругих флюида не имеют одинакового числа частиц в одинаковом объеме или в одинаковой по весу массе [13, стр. 17]. [c.34] Отсюда видно, что Дальтон первый понял смысл законов Гей-Люссака и правильно вскрыл основное противоречие между ними и своей атомной гипотезой. Однако, не допуская ни химической, ни физической делимости простых атомов, он не смог найти выход из этого противоречия и решил отвергнуть объемные законы Гей-Люссака, придравшись к незначительным отклонениям опытных данных, лежавших в их основе. [c.34] Вернуться к основной статье