Теория Берцелиуса

В 1818 г. Берцелиус (1779-1848) опубликовал на шведском языке третий том своего знаменитого учебника химии.Берцелиус Особую главу в нем он посвятил теории химических отношений. Спустя год эта глава была издана во Франции и Германии под названием «Опыт взгляда на учение о химических пропорциях и о влиянии электричества как химического агента». Эта работа была продолжением исследований, которые он выполнил сразу же после окончания университета в Упсале вместе с Вильгельмом Хизингером (1776-1852), у которого дома была превосходная лаборатория. Они изучили влияние вольтова столба на растворы различных солей и установили что, щелочи перемещаются к отрицательному полюсу, а кислород, кислоты и окисленные продукты - к положительному. Они пришли к выводу, что соли разлагаются на окись металла и кислотный ангидрид.

Из факта разложения растворов солей на две части, выделяющихся на различных электродах, Берцелиус делает вывод, что каждое сложное вещество независимо от числа составляющих его частей может быть разделено на две части - электроположительную и электроотрицательную.

Этот электрохимический дуализм стал для Берцелиуса объяснительным принципом. С подобных позиций на электролиз он смотрел так. При прохождении электрического тока у атомов восстанавливается полярность, которой они обладали до вступления в соединение, и они, естественно, начинают тяготеть к полюсу с противоположным электрическим зарядом. Теория Берцелиуса дополняла теорию Гротгуса. Но шведский ученый желал идти дальше. Он хотел не только объяснить явления электролиза, но и найти отправной пункт для суждения о строении химических соединений. Согласно дуалистическому принципу, как мы уже сказали, каждое соединение состоит из двух частей, имеющих различную электрическую полярность. Например, сульфат натрия, писал он, «это соединение не серы, кислорода и натрия, а серной кислоты и натра, которые впоследствии могут разделиться на два элемента - один электроположительный, другой - электроотрицательный.

По преобладающему на атомах электричеству Берцелиус разделил все известные ему элементы (их было 56) на электроположительные и электроотрицательные и составил из них особый электрохимический ряд. Самым электроотрицательным элементом оказался кислород, потом шли сера, азот, фтор, хлор, фосфор, селен, мышьяк, молибден, хром, вольфрам, бор, углерод, теллур, тантал, кремний, осмий. Далее, следовал переходный элемент - водород, а за ним в восходящем порядке - электроположительные элементы: золото, иридий, родий, платина, палладий, ртуть, серебро, медь, никель, свинец, железо, кадмий, цинк, марганец, алюминий, магний, кальций, стронций, барий, литий, натрий, калий. Много позже было установлено, что электрохимическая природа элемента определяется не величиной его заряда, а свойственным ему потенциалом.

Химическое соединение, по Берцелиусу, происходит путем объединения атомов с противоположными зарядами. Казалось бы, все отлично укладывается в схему, но в ряду Берцелиуса содержались все-таки кое-какие противоречия. Два самых электроотрицательных элемента - кислород и сера, которые не должны были объединяться, вопреки всему преспокойно соединялись в - диоксид серы. Конечно, Берцелиус как-то объяснял это исключение и не ожидал, что вскоре его постигнет горькое разочарование: его электрохимическая теория будет не в состоянии описать свойства новых органических соединений. Ой еще не мог знать, что в органических веществах характер связи, как правило, отличается от связи в соединениях неорганических.

В то время были открыты и изучены органические реакции, которые полностью противоречили электрохимическому дуализму Берцелиуса. Происходило невозможное: водород в углеводородах замещался хлором. Снова, как и в случае с кислородом и серой, соединялись два отрицательно заряженных элемента. Но ведь они должны были отталкиваться, а не соединяться! Но хлорирование органических соединений было фактом, и дуализм затрещал по швам.

«Берцелиус спал, когда мы работали, и поводья выпали из его рук, - язвительно заметил по этому поводу немецкий химик Юстус Либих. - Сейчас он проснулся, но когда старый лев, чьи зубы уже затупились, рычит, его не боятся даже мыши». И хотя Берцелиус совсем не спал, а открывал элементы - церий, селен, торий, писал пятитомный учебник по химии, по которому учились несколько поколений химиков, написал еще около 250 работ, ввел в науку такие понятия, как «катализ», «изомерия», «полимеризация», выполнил гигантскую работу по определению точных атомных весов, все это его не радовало: дуалистическая теория, любимое его детище, оказалась, мягко говоря, не универсальной. Он чувствовал себя очень одиноким и решил найти утешение в женитьбе.

Избранницей Берцелиуса стала дочь старого его друга, государственного канцлера Швеции. Приготовления к свадьбе были долгими, Берцелиус получил титул барона. Накануне свадьбы он писал своему другу: «Жизнь холостяка, особенно в преклонные годы, одинока и несчастлива, и единственный выход - это жениться. Моя избранница гораздо моложе меня, ей около 25 лет. Но она гораздо умнее, чем большинство пожилых женщин, так что я надеюсь скомпенсировать этим хотя бы лет десять в разнице наших возрастов». Брак оказался удачным. Они прожили вместе тринадцать счастливых лет.

Электрохимизм в той форме, какую придавал ему Берцелиус, должен был пасть, но его идея о том, что «атомы электричества», позже названные электронами, должны входить в состав химических соединений, имела большое значение для всей химии, и, именно на этом пути от дальнейшего изучения электролиза можно было ожидать новых открытий в выяснении природы химических реакций. Настало время выяснить главное: как же связаны химические и электрические явления. Это и сделал великий Фарадей.