О творчестве в науке и технике

Так было рождено само понятие атомного веса как относительного свойства, и вся задача свелась к тому, чтобы установить значение этого свойства у отдельных элементов. А для этого нужно было принять вес атома одного какого-нибудь элемента за единицу. За таковую Дж. Дальтон принял вес атома наиболее легкого элемента — водорода. Заметим, кстати, что он не делал различия между атомом и молекулой.

Теперь возникла еще одна трудность: как определить состав сложных частиц, состоящих из двух, а может быть, и большего числа элементов. Дж. Дальтон нашел выход из положения: если известно только одно такое вещество, то ему надо приписывать простейший состав: один атом одного элемента соединяется с одним же атомом другого. Поэтому состав частицы воды им мыслился так: один атом водорода соединен с одним атомом кислорода. Отсюда он вычислил (причем получил, конечно, совершенно фиктивные числа), что объем частицы водорода якобы во много раз превышает объем, скажем, частицы азота, так что частицы азота, выходит, могут «проваливаться» между частицами водорода, как дробинки между ядрами. Так Дж. Дальтон счел доказанным свое объяснение явлений диффузии (смешения газов) и испарения, ради чего и были предприняты поиски, завершившиеся открытием атомного веса элементов.

Но сейчас же стало очевидным, что самостоятельное, решающее значение приобрело именно это открытие, а вовсе не то объяснение, ради которого велись поиски. Мысль Дж. Дальтона продолжала работать уже в новом направлении, в сторону создания химической атомистики.

Его внимание привлек тот факт, что существуют соединения двух элементов в различных пропорциях, например, углерод и кислород соединяются, образуя угарный газ или углекислый газ, азот и кислород дают по меньшей мере пять различных соединений. Как атомист, Дж. Дальтон считал атомы неделимыми, поэтому соединяться они должны только целыми порциями: как один с одним или один с двумя и т. д., но не как один атом с половиной другого атома или какой-то другой его частью. Если это наблюдается у атомов, то и в крупных масштабах такие же соотношения должны наблюдаться и в макроскопических дозах веществ, с которыми имеет дело химик в лаборатории. Так из области физики Дж. Дальтон переходил в область химии.

Мы уже говорили выше, что процентное выражение химического состава соединений препятствовало выявлению здесь кратных отношений. Приведем пример: в угарном газе 57,1 процента кислорода и 42,9 процента углерода. А для углекислого газа имеем 27,3 процента углерода и 72,7 процента кислорода. Из сопоставления этих четырех чисел никакой закономерности вывести нельзя. Необходимо отказаться от безликого процентного выражения химического состава веществ и перейти к другим, чисто химическим, паевым (эквивалентным). Они состоят в том, что ставится вопрос: если в угарном газе на 42,9 весовой части (но не процентов!) углерода приходится 57,1 весовой части кислорода, то на то же количество углерода — 42,9 весовой части — в углекислом газе сколько придется весовых частей кислорода? Легко вычислить, что его придется 114,2 весовой части, то есть ровно вдвое больше, чем в угарном газе.

Точно такие же целочисленные (кратные) отношения между составными частями Дж. Дальтон обнаружил и в других случаях парных соединений. В итоге он открыл важнейший закон химии — закон простых кратных отношений, составивший эмпирическую основу всей химической атомистики. При этом он опирался на опытные аналитические данные, полученные не им самим, а другими химиками. Результаты сделанного открытия он записал в своем рабочем дневнике в сентябре 1803 года.

Важно отметить, что Дж. Дальтон, будучи атомистом, наперед руководствовался атомистическим учением с его представлением о неделимом атоме, который вступает в соединение как цельная нерасчленяемая частица. Именно отсюда и проистекало как следствие первоначальное предположение о простоте и кратности количественных отношений у макроскопических доз соединенных веществ, которое затем подтвердилось данными количественного анализа.

Не удовлетворяясь данными других химиков, он взялся сам проверить экспериментально найденный им закон. В августе 1804 года он взял два углеводородных газа — болотный (метан) и маслородный (этилен), проанализировал их состав и обнаружил, что в первом на одно и то же количество углерода приходится вдвое больше водорода, чем во втором. С этого момента Дж. Дальтон окончательно превратился из физика в химика.

Первая информация Дж. Дальтона о сделанном открытии. В том же августе 1804 года навестить Дж. Дальтона в Манчестер приехал автор известного тогда учебника химии Т. Томсон. Встреча их была весьма кратковременной, и за считанные часы Дж. Дальтону пришлось информировать Т. Томсона о создании химической атомистики.