Одной из первых была предложена водородная шкала атомных масс. Атомные массы всех элементов рассчитывались по отношению к атомной массе водорода.

Это была очень интересная и про­грессивная идея. Из неё следовало, как писал Праут, что водород — это та самая «первоматерия» древнегре­ческих философов, которая путём «конденсации», «сгущения» даёт все остальные элементы. Тем самым под­тверждались единство природы, род­ство всех химических элементов, воз­можность «расщепить» их на более простые составные части.

Однако после первого восхище­ния смелой гипотезой энтузиазм большинства химиков начал быстро угасать. Если атомные массы углеро­да, азота, кислорода, многих других элементов по водородной шкале дей­ствительно оказались очень близки к целым числам, то никакими допуще­ниями о неточности эксперимента невозможно было «сделать целой» атомную массу хлора, равную 35,5. По мере совершенствования методов анализа становилось очевидным, что целочисленные атомные массы — скорее не правило, а исключение.

Станислав Канниццаро.

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ СТАВИТСЯ НА ГОЛОСОВАНИЕ

В книге «Основы химии» Д. И. Менделеев ярко описал атмосферу Пер­вого международного конгресса химиков: «Присутствовав на этом кон­грессе, я хорошо помню, как велико было разногласие... и как тогда по­следователи Жерара, во главе которых стал итальянский профессор Канниццаро, горячо проводили следствия закона Авогадро. При господ­стве научной свободы (без неё наука не двигалась бы вперёд, окаменела бы, как в средние века) и при одновременной необходимости научного консерватизма (без него корни прошлого изучения не могли бы давать но­вых плодов)... истина... при посредстве конгресса, получила более широ­кое распространение и скоро затем покорила все умы. Тогда сами собою укрепились новые, так называемые жераровские веса атомов и уже с 70-х годов они вошли во всеобщее употребление».

* ИЮПАК (англ. IUPAC — International Union of Pure and Applied Chemistry) — Международный союз тео­ретической и прикладной химии.

МОРЛИ БЕЗ МАЙКЕЛЬСОНА

Сейчас имя Эдварда Морли вспоминают в основном в связи со знамени­тым опытом Майкельсона — Морли, к которому химика Морли привлёк американский физик Альберт Абрахам Майкельсон (1852—1931). Иссле­дователи установили отсутствие так называемого эфирного ветра, из че­го следовало постоянство скорости света.

Имея сан священника, Морли очень интересовался «универсальными константами природы», считая, что в них проявляется «благословение Соз­дателя». Среди современников профессор химии Морли прославился глав­ным образом точнейшими определениями атомных масс ряда элемен­тов. Эти его работы связаны с попытками обосновать гипотезу Праута. В 1891 г. несколько американских химиков обратились к Морли с насто­ятельной просьбой «раз и навсегда разделаться с Праутом». Ответ Морли был уклончивым. Лишь в 1896 г. он опубликовал, пожалуй, главную свою работу «О плотностях кислорода и водорода и об отношении их атомных весов». В том же году Морли избрали президентом самого пре­стижного научного общества страны — Американской ассоциации содей­ствия науке. И вскоре он выступил с обращением к членам ассоциации, названным «Завершающая глава в истории атомной теории». Основыва­ясь на своих экспериментальных данных, Морли заявил, что гипотеза Праута, наконец, окончательно опровергнута.

«ГИПОТЕЗА О СЛОЖНОСТИ ПРОСТЫХ ТЕЛ... ВЕСЬМА УВЛЕКАТЕЛЬНА...»

«Точные исследования, проведённые Стасом... — пишет Менделеев в „Осно­вах химии", — имеют важное значение для разрешения вопроса о том: дей­ствительно ли атомные веса элементов могут быть выражены целыми чис­лами, если за единицу атомных весов принять атомный вес водорода. Проут (в транскрипции Менделеева. — Прим. ред.)... высказал такое предполо­жение. Последующие затем определения... показали несправедливость это­го заключения... Даже между паем водорода и кислорода не существует, сколько то поныне известно, того простого отношения, какое требуется по гипотезе Проута... Такой вывод прямых опытных исследований нельзя не считать имеющим большее значение, чем предположительная мысль (гипо­теза) Проута о кратности между весами атомов элементов, что давало бы повод предполагать (но не утверждать) сложность природы элементов, общ­ность их происхождения из единой первичной материи и ожидать взаим­ного их превращения друг в друга. Все подобные мысли и ожидания ны­не... должно относить к области, лишённой какой-либо опытной опоры, а потому не отвечающими дисциплине положительных сведений естествозна­ния... Достаточно взглянуть на числа, полученные Стасом, и убедиться в точ­ности его определений, особенно приведённых для серебра, чтобы это ув­лекательное представление если не вполне разрушилось, то сильно поколебалось. Поэтому мы должны отказаться от какого-либо следа уве­ренности в сложности известных нам простых тел. Это представление не находит подкрепления ни в известных нам превращениях (потому что ни разу ни одно простое тело не было обращено в другое простое тело), ни в соизмеримости атомных весов, свойственных элементам. Её нельзя ни от­рицать, ни допускать, по недостатку данных, хотя гипотеза о сложности про­стых тел и об единстве их всех и весьма увлекательна своею общностью».

Поэтому во второй половине XIX в. гипотезу Праута признали неверной. Решающую роль в этом сыграли, по­жалуй, исследования бельгийского химика Жана Серве Стаса (1813— 1891); значительный вклад внёс и американский учёный Эдвард Уильям Морли (1838-1923).

МЕНДЕЛЕЕВ

И ГИПОТЕЗА ПРАУТА

Работая над периодической систе­мой, Менделеев, конечно, задумывал­ся о том, что же представляют собой атомы элементов, возможно ли их превращение друг в друга. Он особо интересовался гипотезой Праута, от­мечая, что, как бы ни была она кра­сива, главным судьёй остаётся опыт.

Менделеев дожил до того времени, когда стало возможным наблюдать «сложность простых тел» и превраще­ние одних элементов (радиоактив­ных) в другие, однако чётких доказа­тельств этому ещё не было. «Рамзай (1903 г.) наблюдал появление спект­ра гелия в собираемой эманации ра­дия, — писал Менделеев в „Основах химии", — и в этом видят превраще­ние одних элементов в другие. Но, быть может, что гелий просто был в радии и из него при эманации выделяется. Вопрос весьма важен, но его точное опытное расследование невозможно, пока радий не будет до­ступен для исследований в количест­вах, допускающих точные измере­ния». Более того, были сомнения даже в существовании радия как самосто­ятельного элемента: «К. Винклер, — отмечал Менделеев, — не находил су­щественных химических различий между препаратами радия и бария и, хотя атомный вес радия по существу­ющим определениям явно превосхо­дит атомный вес бария, всё же имеет­ся основание полагать, что причина различия здесь такова же, как между железом намагниченным и лишён­ным магнитности».

Тем не менее, по словам Менделе­ева, многие учёные старались приме­нить его периодический закон для

оправдания гипотезы о сложности простых веществ (фактически — о сложности атомов) — гипотезы, «взя­той из той глубокой древности, когда находили удобным признавать мно­го богов, но единую материю». В на­стоящее время гипотеза Праута фак­тически подтвердилась: все элементы действительно образовались в про­цессах ядерного нуклеосинтеза в звёздах из ядер атомов водорода — протонов, а также нейтронов.

АТОМНЫЕ МАССЫ: РОЖДЕНИЕ КИСЛОРОДНОЙ ЕДИНИЦЫ

В I860 г. Стаc предложил изменить атомную единицу массы. Со времён Дальтона за неё чаще всего принима­ли массу атома водорода. Это было не очень удобно, поскольку большое чис­ло элементов, в частности многие ме­таллы, не образуют с водородом ус­тойчивых соединений. Значительно проще анализировать многочислен­ные соединения различных элементов с кислородом (или хлором) и таким образом находить их относительные атомные массы. Пока стандартом ос­тавался атом водорода, полученные значения пересчитывали, используя известное соотношение масс Н и О. И тут не возникло бы никаких проб­лем, если бы данное соотношение было известно с высокой точностью. Однако, как уже отмечалось, оно по­стоянно уточнялось. Впервые доста­точно точно отношение масс кисло­рода и водорода в воде определил в 1842 г. французский химик Жан Ба­тист Андре Дюма, по данным которо­го оно составило 7,98. Эдвард Морли в 1885 г. получил значение 7,9396; аме­риканский физик Кеннет Бейнбридж в 1933 г. — 7,9383; современное же значение — 7,9367. После каждого такого уточнения приходилось пере­считывать атомные массы почти всех известных элементов!

Поэтому предложение Стаса при­нять в качестве стандарта атом кисло­рода представлялось разумным. Тог­да любое последующее уточнение

«Я НЕ ДОПУСКАЮ НИ АТОМА, НИ МОЛЕКУЛЫ»

Атомистическая гипотеза в химии утверждалась медленно и с трудом, хо­тя для этой науки понятие атома — основное, и без него, казалось бы, она развиваться не может. Однако лаже крупнейшие химики высказыва­лись скептически на сей счёт. Так, знаменитый французский химик-ор­ганик Марселен Бертло писал: «Понятие молекулы, с точки зрения наших знаний, неопределённо, в то время как другое понятие — атом — чисто гипотетическое». Известный французский химик Анри Этьен Сент-Клер Девилль (1818—1881) без обиняков заявлял: «Я не допускаю ни закона Авогадро, ни атома, ни молекулы, ибо я отказываюсь верить в то, что не могу ни видеть, ни наблюдать». А немецкий учёный Вильгельм Оствальд, один из основателей физической химии, даже в начале XX в. решитель­но отрицал существование атомов! «То, что мы называем материей, — утверждал он, — является лишь совокупностью энергий, собранной во­едино в данном месте». В своём трёхтомном учебнике химии Оствальд ухитрился ни разу не употребить слово «атом».