Великие химики. Том 2

С первых же минут встречи Оствальд и Аррениус поняли, что их взгляды совпадают, а научные интересы имеют много точек соприкосновения. Теория Аррениуса проливала свет на интересовавшие Оствальда причины каталитического действия кислот. В лаборатории Оствальда были приготовлены растворы многих кислот, теперь они могли быть исследованы по методу Аррениуса. В этой лаборатории вместо примитивной и несовершенной аппаратуры Эдлунда Аррениус мог бы пользоваться аппаратурой Кольрауша, более совершенной и точной. В частности, применение переменного тока предотвращало поляризацию электродов. Ясно было одно: Аррениусу нужно срочно ехать в Ригу.

На следующий день Оствальд и Аррениус разработали подробный план будущей совместной работы. Оствальд ознакомил с ним и своих коллег по университету. Его мнение о теории Аррениуса удивило профессора Клеве, который по-прежнему считал ее абсурдной.

Приезд Оствальда, поддержка, которую Аррениус получил у профессора Петтерсона, и мнение широкой общественности заставили университет повторить процедуру защиты диссертации. Она состоялась в конце 1884 года и прошла успешно. Сразу же после защиты Аррениус был назначен приват-доцентом физической химии. Однако профессор Клеве продолжал упорствовать и по-прежнему оставался яростным противником Аррениуса. Многие преподаватели, находившиеся под влиянием Клеве, также отрицательно относились к работе Аррениуса. Все это задевало чувствительного Сванте, и он решил покинуть Упсалу и вернуться к профессору Эдлунду в Стокгольм.

Там Аррениус продолжил исследования электропроводности электролитов. Но его работу прервала внезапная смерть отца. Он немедленно уехал в Упсалу и оставался там до осени — надо было уладить все дела, касающиеся наследства. А оно оказалось значительно больше, чем он предполагал. Теперь Аррениус располагал такими средствами, что мог полностью посвятить себя науке. Осенью 1885 года он снова возвратился в лабораторию профессора Эдлунда, чтобы продолжать работу.

Эдлунд относился к Аррениусу очень тепло и оказывал ему всяческую поддержку. И не только потому, что Аррениус был человеком веселым и приятны я, а прежде всего потому, что Эдлунд ценил его знания и острый, пытливый ум. Он использовал все свое влияние, чтобы помочь молодому и талантливому ученику, и достиг немалого — к концу года Аррениусу была назначена стипендия Летерстеда. Теперь у него появилась возможность совершать заграничные поездки для знакомства с лучшими лабораториями европейских стран.

После новогодних праздников Аррениус уехал в Ригу. Наконец-то он сможет выполнить план, который наметил вместе с Оствальдом два года назад. В Риге его встретили как дорогого гостя. Госпожа Оствальд предоставила Аррениусу одну из комнат в своем доме, чтобы он мог встречаться с Оствальдом не только в институте, но и дома, по вечерам. Веселый, остроумный Аррениус с первых дней завоевал любовь детей. Они ждали его с нетерпением и, как только открывалась дверь, бросались к нему с радостным криком. Огромного роста мужчина бережно брал маленькую Элизабет на руки и начинал рассказывать забавные истории. Дети заливались смехом.

Дни, заполненные напряженным трудом, чередовались с уютными вечерами в семье Оствальда. Отличная аппаратура, которой была оснащена лаборатория, значительно облегчала работу. Аррениус и Оствальд производили измерения электропроводности растворов кислот и их смесей в присутствии неэлектролитов, кроме того, они исследовали влияние кислот на скорость омыления этилацетата. Результаты оказались очень интересными и послужили основой нескольких публикаций. К середине года намеченный план был выполнен, и Аррениус решил уехать в Вюрцбург, чтобы провести некоторые исследования в лаборатории крупнейшего специалиста по электричеству, профессора Кольрауша.

У Кольрауша он закончил начатые в Риге исследования внутреннего трения электролитов, затем перешел к изучению электропроводности газов, чтобы выяснить, происходит ли образование ионов в газовой среде и какова роль растворителя — воды в процессе электролитической диссоциации. Идеи Аррениуса увлекли сотрудников Кольрауша. Особенно заинтересовался его работой Вальтер Нернст [352] . В это время Нернст занимался чисто физическими проблемами, но идея существования ионов в растворах показалась ему чрезвычайно любопытной.

352

Вальтер Фридрих Герман Нернст (1864–1941) — выдающийся немецкий физик и физико-химик, историк химии, профессор Берлинского университета (с 1905 г.), директор Физического института Берлинского университета (1924–1933 гг.). Наиболее известны его работы в области низких температур; в 1906 г. открыл тепловой закон — третье начало термодинамики, в 1888 г. опубликовал осмотическую теорию гальванического элемента, развил теорию диффузионных потенциалов, в 1890 г. установил закон распределения растворяющегося вещества между двумя растворителями, явился создателем «лампы Нернста» (1897 г.), изучал кинетику и катализ химических реакций. Нернст — автор многих монографий; в 1920 г. получил Нобелевскую премию по химии «в признание его работ по термохимии», в 1927 г. был избран почетным членом АН СССР. О Нернсте см.: Соловьев Ю. И. Труды Института истории естествознания и техники АН СССР, 35, 3–38 (1961); Мусабеков Ю. С, Черняк А. Я., ук. соч., с. 327–332; Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т. 4. — М.: Наука, 1967, с. 242–244; История учения о химическом процессе, ук. соч., с. 37–39, 93–96 и др.; Храмов Ю. А., ук. соч., с. 196–197; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 357.

Он сблизился с Аррениусом, и эта дружба ученых оказалась необычайно плодотворной: спустя несколько лет, в 1889 году, Нернст создал свою знаменитую теорию электродвижущей силы в водных растворах электролитов.

^{В. Нернст}

Аррениус постоянно следил за научными публикациями и с нетерпением ждал выхода очередного тома «Докладов Шведской Академии наук» — в этом журнале должна быть напечатана статья Вант-Гоффа, о которой тот писал своему шведскому коллеге еще в прошлом году. Очередной том пришел в конце 1886 года. До позднего

вечера Аррениус просидел в библиотеке. В своей статье Вант-Гофф рассматривал отклонения свойств водных растворов электролитов от законов осмотического давления и законов Рауля и вводил изотонический коэффициент L Данные Вант-Гоффа полностью подтверждали теорию диссоциации электролитов. Понижение температуры замерзания растворов электролитов должно быть больше ожидаемого, потому что частиц в растворе больше — часть молекул распалась на ионы. Теперь, используя коэффициент i, можно было легко вычислить степень диссоциации данного электролита, то есть узнать, какой процент молекул в растворе распался на ионы. Пользуясь приведенными данными, Аррениус вывел формулу, которая связывала степень диссоциации электролитов с коэффициентом Вант-Гоффа. В статье Вант-Гоффа приводились значения коэффициентов для многих растворов электролитов, и Аррениус принялся за вычисление степени их диссоциации.

До сих пор он определял степень диссоциации электролита только на основании опытных данных по электропроводности растворов. Совпадут ли полученные этим путем результаты с вычисленными по выведенной формуле?

Дрожащими от волнения руками Аррениус достал старые лабораторные журналы. Данные совпадали! Полученные совершенно различными способами они абсолютно однозначно показывали, что в растворах электролитов происходит диссоциация, которую можно охарактеризовать лишь одним числом.

«Если раньше моя идея о диссоциации молекул электролита в водном растворе могла считаться только гипотезой, то теперь, после статьи Вант-Гоффа, сомнений нет — это теория».

Наступили дни лихорадочного, напряженного труда. Сначала Аррениус написал две статьи: «Опыт расчета диссоциации растворенных в воде веществ» и «Об аддитивных свойствах разбавленных растворов солей», которые хотел отослать на родину. Но поскольку европейские ученые практически не знали шведского языка, он обобщил обе статьи в одну — «О диссоциации растворенных в воде веществ» и опубликовал на немецком языке в 1887 году [353] . В этой статье излагались основные положения теории Сванте Аррениуса об электролитической диссоциации.

353

В статье “Ober die Dissociation der in Wasser gtlosten Stoffe” [Z. phys. Chem., 1, 631–648 (1887)] Аррениус изложил окончательно разработанную теорию электролитической диссоциации. Он писал о распаде молекул электролитов на электрически заряженные ионы, ввел понятие «диссоциация» и «степень диссоциации», привел богатый фактический материал в подтверждение своей теории, а также дал метод расчета величины диссоциации электролита, сделав тем самым шаг от качественной гипотезы к точной количественной теории.

Вскоре после этого Аррениус и Нернст уехали в Грац, чтобы продолжить работу у Больцмана [354] .

Аррениус вел оживленную переписку с Вант-Гоффом; оба ученых чувствовали необходимость встретиться, чтобы обменяться мнениями и провести совместные исследования. Теория электролитической диссоциации нуждалась в поддержке — немногие пока еще поняли и по-настоящему оценили ее. Требовались новые факты, новые теоретические исследования.

Аррениус отправился в Амстердам в начале 1888 года. Перед этим он заехал в Киль, чтобы встретиться с Максом Планком [355] , который одним из первых принял его теорию. Их разговор касался главным образом применения закона действующих масс Гульдберга и Вааге к равновесию диссоциации. Планк уже провел некоторые исследования и с удивлением констатировал, что закон Гульдберга и Вааге неприменим к сильным электролитам.

354

Людвиг Больцман (1844–1906) — австрийский физик, иностранный чл.-корр. Петербургской Академии наук с 1899 г., автор крупнейших работ по кинетической теории газов (постоянная Больцмана), статистической физике и термодинамике (статистика Больцмана, H-теорема Больцмана, закон Стефана — Больцмана); активно выступал против идеалистической «энергетики» Оствальда и махизма. О Больцмане см.: Кудрявцев П. С. Курс истории физики. 2-е изд., испр., доп. — М.: Просвещение, 1982; с. 245–250 и др.; Храмов Ю. А., ук. соч., с. 38–39; Выдающиеся физики мира, ук. соч., с. 268–274; Голин Г. М. Классики физической науки. — Минск: Вышэйш школа, 1981, с. 72–75; Больцман Л. Статьи и речи. — М.: Наука, 1970; Больцман Л. Избранные труды. — М.: Наука, 1984, — (Классики науки).

355

Макс Карл Эрнст Людвиг Планк (1858–1947) — выдающийся немецкий физик; основоположник квантовой теории, иностранный член АН СССР с 1926 г. Его исследования по распределению энергии в спектре черного тела («закон Планка», 1900 г.) положили начало развитию квантовой физики. Он установил «постоянную Планка», выполнил работы по статистической физике и теории относительности, выступал с критикой махизма. В 1918 г. Планк был удостоен Нобелевской премии по физике. О Планке см.: Биографический словарь, т. 2, ук. соч., с. 131; Кудрявцев П. С, ук. соч., с. 227–238 и др.; Макс Планк. — М.: Изд-во АН СССР, 1970; Томсон Д. П. Дух науки. — М.: Знание, 1970, с. 153–158. Выдающиеся физики мира, ук. соч., с. 320–326; Hermann A. Max Planck: In Selbstzeugnissen und Bilddokumenten. — Reinbek; Rowohlt, 1973; Планк М. Избранные труды. — М.: Наука, 1975. — (Классики науки) -Спасский Б. И. История физики. Ч. II. — 2-е изд., перераб., доп. — М.: Высшая школа, 1977, с. 211–217 и др.; Кляус Е. М., Франкфурт У. И. Макс Планк. — М.: Наука, 1980; Голин Г. М., ук. соч., с. 102–106; Храмов Ю. А., ук. соч., с. 215–216.