Очерк общей истории химии. От древнейших времен до начала XIX в.

Как представитель «аналитического периода» в развитии химии Рихтер занимался анализами сложных соединений, прежде всего солей, с целью установления в них численных соотношений между содержанием кислот и оснований. Но этим он не ограничился. На основе данных многочисленных анализов он составил ряды относительных весовых количеств кислот, которые необходимы для нейтрализации определенного количества какой-либо щелочи и, наоборот, щелочей, необходимых для нейтрализации определенного количества какой-либо кислоты. Такие ряды, называвшиеся Рихтером рядами масс, или рядами нейтрализации, вполне соответствовали стремлениям химиков того времени к систематизации фактов и, прежде всего, к нахождению закономерностей химического сродства между кислотами и основаниями…

…Таким образом, по существу, Рихтер нашел соединительные веса кислот и оснований в солях. Такого рода расчеты, как и всю область экспериментального определения весовых (относительных) количеств кислот и оснований в солях и составление рядов нейтрализации Рихтер назвал стехиометрией (от — «стихия», «начало», «элемент» — и «мера»).

Следует отметить, что в своей стехиометрии Рихтер исходил из факта, что нейтральность растворов солей при добавлении к ним нейтральных растворов других солей не изменяется (двойное разложение). Он писал: «Если два нейтральных раствора (солей) смешать вместе и при этом присходит разложение, то образующиеся продукты оказываются почти без исключения также нейтральными. Но если оба раствора, или один из них, не нейтральны, то и конечные продукты также не будут нейтральными» (49).

По-видимому Рихтеру, а не Венцелю, как утверждал Берцелиус, принадлежит первая формулировка закона нейтральности (50).

Упомянем также и об исследованиях Рихтера по осаждению металлов из растворов. Наблюдая вытеснение одного металла другим из раствора соли, Рихтер пытался использовать полученные при этом данные для расчета количества флогистона (флогиметрия), а в дальнейшем — кислорода в металлических окисях. Представление о ходе мысли Рихтера в данном случае дает следующее его высказывание: «Если разложить водный раствор какой-нибудь металлической нейтральной соли другим металлическим флогистическим субстратом, т. е. другим металлом в металлическом виде, так, чтобы не только металл, бывший растворенным, выделился в совершенно металлическом виде, но ни растворяющая кислота, ни с ней соединенная вода не разложились, то массы жизненного воздуха, которые должны соединиться с равными массами металлических субстратов, чтобы эти последние могли раствориться в кислотах, будут обратно пропорциональны массам (или весам) осаждающих и осажденных металлических субстратов из нейтральной металлической соли» (51).

Таким образом, Рихтер действительно достаточно широко развил стехиометрию солей. Однако в рядах нейтрализации он видел не средство для расчета состава различных солей, с точки зрения содержания в них кислот и оснований, а нечто вроде «закона природы». Конечно, Рихтер считал, что соединительные веса, приведенные в его рядах нейтрализации, могут выражать силы сродства. Фишер, который рассчитал данные Рихтера, прямо указывает, что числа в обеих колоннах рядов могут рассматриваться как мера силы сродства (52).

Однако Рихтер интересовался даже не этой возможностью выражения силы сродства. Он искал (совершенно в духе философии Канта) наиболее общие «мировые» законы и хотел свои данные сопоставить с данными из других областей науки, чтобы констатировать единство и общность законов. Во времена Рихтера полагали, например, что относительные расстояния планет от солнца можно выразить рядом чисел в геометрической прогрессии (ср. с 3-м законом Кеплера). По аналогии с этим законом Рихтер принял, что при расположении чисел в рядах нейтрализации в порядке их возрастания члены рядов должны подчиняться арифметической и геометрической прогрессиям.

Так, он считал, что для трех щелочей, стоящих последовательно друг за другом в ряду нейтрализации, их весовые количества (соединительные веса) должны выражаться прогрессией: 1) А, 2) А + В, 3) А + 5В.

Для земель прогрессия в ряду должна иметь вид: 1) А, 2) А + В, 3) А + 3В, 4) А + 9В, 5) А + 19В, где А и В — целые числа.

Весовые количества (соединительные веса) в ряду нейтрализации кислот (четырех минеральных кислот) выражаются следующей прогрессией (53): с, cd3, cd5, cd7, а другие кислоты, за исключением фосфорной, дают прогрессию с, cd3, cd4, cd8, cd11, cd14, cd15, cd16, где с и d — некоторые целые числа.

В том случае, если один или несколько членов таких прогрессий не находили себе примера среди известных в то время кислот и оснований, Рихтер полагал, что такие кислоты и основания еще не открыты. Когда в конце XVIII в. Тромсдорф (стр. 404) при исследовании минерала берилла обнаружил какую-то новую, не известную до тех пор землю, Рихтер тотчас же определил ее место в ряду нейтрализации и заявил, что она будет заполнять пробел в ряду. Однако скоро обнаружилось, что Тромсдорф ошибся, приняв за новую землю давно известный фосфат кальция.

Сопоставляя свои данные о вытеснении металлов с точки зрения химического сродства с данными бергмановских таблиц сродства, Рихтер констатирует: «Количественный порядок удельной нейтральности металлов по отношению к витриольной (серной. — Н.Ф.) кислоте совершенно не соответствует тому обыкновенному порядку, в котором один металл выделяется другим из раствора в кислоте; он скорее аналогичен обратному количественному порядку дефлогистизациии вполне соответствует взаимному окислению» (54). Таким образом, Рихтер был на пороге открытия эквивалентов и, несомненно, мог бы явиться одним из основоположников химии, если бы стоял на более прогрессивных теоретических позициях. Обнаружив определенные отношения в содержании кислот и оснований в солях и даже пользуясь полученными данными для расчета состава солей, Рихтер, однако, не услышал сигнала, который ему посылала природа, раскрывшая перед ним закономерности в составе сложных химических соединений. Причина этого кроется в том, что Рихтер совершенно обошел атомистические представления при разработке своей стехиометрии и, вместо того, чтобы попытаться объяснить общую внутреннюю связь в отношениях весового содержания кислот и оснований в солях, направил свои усилия на бесплодные поиски закономерностей (арифметических и геометрических прогрессий) в рядах нейтрализации. Не удивительно поэтому, что его работы не привлекли внимания ученых того времени. К тому же его манера туманно излагать свои мысли не способствовала успеху его идей. Однако имя Рихтера не осталось в неизвестности для его современников и последующих поколений. Г.Е. Фишер — переводчик на немецкий язык книги Бертолле «Исследования законов сродства» (55) — заинтересовался числами, собранными в рядах нейтрализации Рихтера, и объединил, как уже говорилось, все данные, полученные Рихтером, в двух таблицах и тем самым сделал наглядным и понятным расчет соотношений кислот и оснований в солях на основе анализов нескольких солей. «Надо, — писал Фишер, — только определить количественные отношения одной кислоты к различным щелочным основаниям, затем достаточно знать в одном лишь соединении относительные количества всякой другой кислоты, соединенной с щелочным основанием, и тогда уже простым вычислением можно получить количественные соотношения кислот во всех остальных соединениях».

Составленные Фишером ряды были напечатаны по-немецки в 1802 г., а при издании в следующем году в Париже «Опыта химической статики» Бертолле включил в эту книгу ряды нейтрализации Рихтера, приведя примечание Фишера. Таким образом, обобщенные результаты Рихтера и его идеи об арифметической и геометрической прогрессиях в рядах нейтрализации стали известны ученым. Однако и тогда они не привлекли внимания. Время для внедрения в химию понятия «эквивалент» еще не пришло. Оно наступило несколькими годами позже, уже после появления и распространения химической атомистики Дж. Дальтона в начале XIX в.

Как мы увидим в дальнейшем, Дальтон пришел к идее атомистических отношений в соединениях, основываясь на данных, подобных данным Рихтера, даже значительно более ограниченных. Таким образом, данные Рихтера могли бы послужить исходными для внедрения в химию атомистического учения. Они, однако, не стали таковыми. В начале XIX в. всеобщий интерес к новым проблемам химической атомистики привел к забвению идей Рихтера.

ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СРОДСТВА БЕРТОЛЛЕ. ПОЛЕМИКА МЕЖДУ БЕРТОЛЛЕ И ПРУСТОМ О ПОСТОЯНСТВЕ СОСТАВА ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Мы видели, что «химическое сродство» в конце XVIII в. объяснялось с двух точек зрения: 1) чисто химической, получившей отражение в таблицах сродства Бергмана, и 2) «массовой», связанной с попытками численного выражения силы сродства, например, весовыми отношениями кислот и оснований, образующих соли. Обе эти точки зрения основывались на фактическом материале, накопленном в течение нескольких десятилетий «аналитического периода» развития химии.

На рубеже XVIII–XIX вв. появилась еще одна своеобразная теория химического сродства. Автором ее был К. Л. Бертолле. Выше упоминалось, что Бертолле с 1784 г. заменил умершего П. Макёра на посту правительственного инспектора красильных мануфактур [58] . К своей должности Бертолле отнесся весьма ответственно и изучил все тонкости красильного искусства того времени. Между прочим он узнал, что некоторые красители обладают сильным «сродством» к земляным и металлическим основаниям, так что даже могут вытеснять эти основания из солей. Вместе с этим Бертолле столкнулся с проблемой сродства красителей к волокну. Вначале он пытался объяснять эти явления ограниченно, только в применении к процессам крашения тканей, но вскоре, особенно после победы кислородной теории, он заинтересовался проблемой химического сродства в целом.

58

В то время во Франции было традицией назначать видных ученых на посты руководителей и инспекторов различных отраслей промышленности.