История химии с древнейших времен до конца XX века. В 2 т. Т. 1

В 60-х гг. XIX в. бельгийский химик Ж.С. Стас определил атомные массы элементов точнее, чем Берцелиус. В начале XX в. американский химик Теодор Уильям Ричардс, приняв все меры предосторожности, определил значения атомных масс с такой точностью, которая только была возможна при использовании чисто химических методов исследования. Результатом экспериментов Ж.С. Стаса и Т.У. Ричардса явились ответы на те вопросы, которые оставались нерешенными в работах Берцелиуса.

Однако необходимо напомнить, что в начале XX в., когда Т.У. Ричардс проводил свои поразительные по точности эксперименты, вновь встал вопрос о том, что следует понимать под атомной массой. На этом этапе развития химии гипотезе Праута суждено было возродиться.

^{Теодор Уильям Ричардс (1868–1928)}

Эксперименты показали, что атомные массы различных элементов взаимосвязаны между собой не столь простым способом, как это предполагалось ранее, поэтому насущной задачей стало определение стандарта, относительно которого было бы целесообразно выражать массы других элементов. Если принимать за единицу атомную массу водорода, окажется, что атомная масса кислорода будет выражена нецелым числом 15,9. Это было бы крайне неудобно, поскольку кислород входит в состав подавляющего числа соединений.

Чтобы атомная масса кислорода выражалась целым числом при минимальном нарушении стандарта, т.е. атомной массы водорода, A_r(O) округлили и приняли равной 16,000. Атомная масса водорода при этом оказалась равной 1,008. Атомная масса кислорода служила стандартом вплоть до середины XX в., пока ее не сменила углеродная шкала атомных масс.

8.13. Международный съезд химиков в Карлсруэ.

Атомно-молекулярная реформа С. Канниццаро

Идеи Ш.Ф. Жерара и О. Лорана получили признание среди наиболее передовых ученых мира. В своей магистерской диссертации «Удельные объемы» Д.И. Менделеев развил некоторые идеи и методы Ш.Ф. Жерара. Он доказал универсальность гипотезы Авогадро и объяснил причины отклонения плотности паров некоторых веществ при высокой температуре их термической диссоциацией[41]. В 1856 г. русский ученый предложил формулу для определения молекулярной массы газообразных веществ непосредственно по их относительной плотности, независимо от того, известен их количественный химический состав или нет:

M (вещества) = 29D_воздух

.

Менделеев писал: «Это дает легчайший способ по удельному весу (относительной плотности) узнавать приближенный вес частицы и обратно»^{337}.

Обзор состояния химии в середине XIX в. показывает, что разные школы и группы ученых пользовались различными системами атомных масс: одни придерживались данных Берцелиуса, другие употребляли значения, исправленные Лораном и Жераром. Вследствие этого рациональные формулы соединений, претендующие на раскрытие состава веществ, ученые представляли по-разному. Например, воду изображали четырьмя различными формулами, а для уксусной кислоты существовало целых девятнадцать вариантов написания. При этом необходимо учитывать, что основные химические понятия — атом, молекула и эквивалент — трактовались многими химиками весьма произвольно.

Все это привело к тому, что ученые практически перестали понимать друг друга. В такой сложной обстановке некоторые исследователи пришли к идее об организации международного симпозиума с участием наиболее известных ученых разных стран для того, чтобы выработать общие взгляды по самым животрепещущим научным проблемам, в частности — внести ясность в содержание основных химических понятий. Видные ученые, составившие инициативную группу конгресса, обратились к специалистам из разных стран с приглашением посетить это чрезвычайно важное совещание. Начало работы конгресса было назначено на 3 сентября 1860 г.

На Первом Международном конгрессе в г. Карлсруэ присутствовало 140 химиков из Европы и Америки, в том числе семь ученых из России, среди них были Н.Н. Зинин и Д.И. Менделеев, которые были включены в состав комиссии, образованной для принятия согласованного решения конгресса. После бурных дискуссий комиссия пришла к заключению, что основные разногласия сводятся, по существу, к вопросу о различии понятий «химическая частица» (молекула) и «атом». Среди обсуждаемых мнений, представленных на конгрессе, научные идеи итальянского химика Станислао Канниццаро оказались наиболее передовыми и отчетливо сформулированными, это сыграло решающую роль в выяснении запутанных вопросов. Его доклад и брошюра «Конспект лекций по химической философии», распространенная среди участников конгресса, произвели сильное впечатление.

^{Станислао Канниццаро (1826–1910)} 

Еще в 1858 г. независимо от Д.И. Менделеева С. Канниццаро предложил объективный метод определения молекулярных весов газообразных веществ непосредственно по их относительной плотности по водороду: