«Основы химии, Том I»

Многочисленные примеры образования и разложения веществ, с которыми мы сталкиваемся, убеждают нас в том, что большинство веществ, с которыми нам приходится иметь дело, суть соединения, составленные из нескольких других веществ. Нагревая мел (или же карбонат меди, как во втором получаемом примере), мы получаем известь и тот же углекислый газ, который образуется при сгорании углерода. Приводя известь в соприкосновение с этим газом и водой при обычной температуре, мы снова получаем соединение — карбонат кальция, или мел. Следовательно, мел есть соединение. То же самое относится и к тем веществам, из которых он может быть построен. Углекислота образуется путем соединения углерода и кислорода; известь же получается при окислении некоторого металла, называемого «кальцием». Разлагая таким образом вещества на их составные части, мы приходим наконец к таким, которые неразложимы ни на какие два или более веществ с помощью каких бы то ни было средств и не могут быть образованы из других веществ. Все, что мы можем сделать, — это заставить такие вещества соединяться друг с другом или действовать на другие вещества. Вещества, которые не могут быть образованы из других или разложены на них, называются простыми веществами (элементами). Таким образом, все однородные вещества могут быть классифицированы на простые и сложные вещества. Этот взгляд был введен и утвержден в качестве научного факта при жизни Лавуазье. Число этих элементов очень велико по сравнению с числом образуемых ими сложных веществ. В настоящее время с достоверностью известно существование лишь семидесяти элементов. Некоторые из них встречаются в природе очень редко или находятся в очень небольших количествах, тогда как существование других все еще сомнительно. Число элементов, с соединениями которых мы повседневно имеем дело в обычной жизни, очень невелико. Элементы не могут превращаться друг в друга — по крайней мере, до сих пор не встречено ни одного случая такого превращения; поэтому можно сказать, что до сих пор невозможно превратить один металл в другой. И до сих пор, несмотря на множество предпринятых в этом направлении попыток, не было открыто ни одного факта, который мог бы каким-либо образом подтвердить идею о сложности таких хорошо известных элементов, как кислород, железо, сера и т. д. Поэтому уже по самому своему понятию элемент не поддается реакциям разложения.

Количество каждого элемента остается, следовательно, постоянным во всех химических изменениях: факт, который можно вывести как следствие закона неразрушимости материи и самого понятия элементов. Таким образом, уравнение, выражающее закон неразрушимости материи, приобретает новое и еще более важное значение. Если нам известны количества элементов, находящихся в реагирующих веществах, и если из этих веществ в результате химических изменений образуется ряд новых сложных веществ, то последние будут содержать в совокупности то же количество каждого из элементов, какое первоначально существовало в реагирующих веществах. Сущность химического изменения заключается в изучении того, как и с какими веществами каждый элемент соединен до и после изменения.

Для того чтобы иметь возможность выражать различные химические изменения уравнениями, было принято обозначать каждый элемент первой или какими-нибудь двумя буквами его (латинского) названия. Так, например, кислород обозначается буквой O; азот — N; ртуть (hydrargyrum) — Hg; железо (ferrum) — Fe и так далее для всех элементов, как это видно из таблиц на странице 24. Сложное вещество изображается путем помещения символов, представляющих входящие в его состав элементы, рядом друг с другом. Например, красный оксид ртути обозначается через HgO, что показывает, что он состоит из кислорода и ртути. Кроме того, символ каждого элемента соответствует определенному относительному количеству его по весу, называемому его «эквивалентным весом», или весом атома; так что химическая формула сложного вещества обозначает не только природу входящих в его состав элементов, но также и их количественное соотношение. Каждый химический процесс может быть выражен уравнением, составленным из формул, соответствующих тем веществам, которые принимают в нем участие и получаются в результате него. Весовое количество элементов в каждом химическом уравнении должно быть одинаково с обеих сторон уравнения, так как при химическом изменении ни один элемент не образуется и не уничтожается.

На страницах 24, 25 и 26 приведен список элементов с их символами и эквивалентными или атомными весами, и впоследствии мы увидим, на каком основании определяются атомные веса элементов. В настоящее время мы укажем лишь то, что соединение, содержащее элементы A и B, обозначается формулой AnBm, где m и n суть коэффициенты или кратные, с которыми эквивалентные веса элементов входят в состав вещества. Если мы обозначим эквивалентный вес вещества A через a, а вещество B через b, то состав вещества AnBm выразится следующим образом: оно содержит na весовых частей вещества A и mb весовых частей вещества B, и следовательно, 100 частей нашего соединения содержат na·100/(na + mb) процентных весовых частей вещества A и mb·100/(na + mb) вещества B. Очевидно, что, поскольку формула показывает относительные количества всех элементов, содержащихся в соединении, по ее формуле можно вычислить действительные веса элементов, содержащихся в данном весе соединения. Например, формула поваренной соли NaCl показывает (так как Na = 23 и Cl = 35,5), что 58,5 фунта соли содержат 23 фунта натрия и 35,5 фунта хлора, а 100 ее частей содержат 39,3 процента натрия и 60,7 процента хлора.

Сказанное выше отчетливо ограничивает область химических изменений, так как из веществ данного рода могут быть получены лишь такие, которые содержат те же элементы. Однако даже при таком ограничении число возможных комбинаций бесконечно велико. Лишь сравнительно небольшое число соединений описано до сих пор или подвергнуто исследованию, и каждый, кто работает в этом направлении, может легко открыть новые соединения, которые не были получены ранее. Впрочем, часто случается, что такие вновь открываемые соединения предвиделись химией, задачей которой является постижение той закономерности, которая царит над множеством сложных веществ, а целью — понимание тех законов, которые управляют их образованием и свойствами. По установлении понятия об элементах ближайшими задачами химии стали: определение свойств сложных веществ на основе определения количества и рода элементов, из которых они составлены; исследование самих элементов; определение того, какие сложные соединения могут образоваться из каждого элемента и какие свойства эти соединения обнаруживают; и постижение природы связи между элементами в различных соединениях. Таким образом, элемент служит отправной точкой и принимается за первичное понятие, на котором строятся все остальные вещества.

Когда мы утверждаем, что какой-либо элемент входит в состав данного соединения (когда мы говорим, например, что оксид ртути содержит кислород), мы не имеем в виду, что он содержит кислород в виде газообразного вещества, а желаем лишь выразить те превращения, которые оксид ртути способен совершать; то есть мы хотим сказать, что из оксида ртути можно получить кислород и что он может отдавать кислород различным другим веществам; одним словом, мы желаем выразить лишь те превращения, на которые способен оксид ртути. Или, короче говоря, можно сказать, что состав соединения есть выражение тех превращений, на которые оно способно. В этом смысле полезно проводить четкое различие между понятием об элементе как об отдельном однородном веществе и как о материальной, но невидимой части соединения. Оксид ртути содержит не два простых тела, газ и металл, а два элемента, ртуть и кислород, которые в свободном состоянии представляют собой газ и металл. Ни ртуть как металл, ни кислород как газ не содержатся в оксиде ртути; он содержит лишь вещество этих элементов, точно так же как пар содержит только вещество льда, но не сам лед, или как зерно содержит вещество семени, но не само семя. Существование элемента можно распознать, не зная его в несвязанном состоянии, а лишь по исследованию его соединений и по знанию того, что он во всех возможных условиях дает вещества, которые не похожи на другие известные комбинации веществ. Примером такого рода служит фтор. Он долгое время был неизвестен в свободном состоянии и тем не менее был признан элементом, потому что были известны его соединения с другими элементами и было определено их отличие от всех других подобных сложных веществ. Чтобы уяснить разницу между понятием о видимой форме элемента, какой мы знаем ее в свободном состоянии, и об истинном элементе (или «радикале», как назвал его Лавуазье), содержащемся в видимой форме, следует заметить, что сложные вещества также соединяются между собой, образуя еще более сложные соединения, и что при этом они выделяют тепло. Первоначальное соединение часто может быть извлечено из этих новых соединений точно такими же методами, какими элементы извлекаются из соответствующих им комбинаций. К тому же многие элементы существуют в различных видимых формах, в то время как содержащийся в этих различных формах истинный элемент есть нечто неизменяющееся. Так, углерод выступает в виде древесного угля, графита и алмаза, но тем не менее содержащийся в каждом из них единственный элемент углерод один и тот же. Углекислота содержит углерод, а не древесный уголь, не графит и не алмаз.

Только одни элементы, хотя и не все из них, обладают своеобразным блеском, непрозрачностью, ковкостью и высокой тепло- и электропроводностью, которые свойственны металлам и их взаимным соединениям. Но элементы далеко не все суть металлы. Те из них, которые не обладают физическими свойствами металлов, называются неметаллами (или металлоидами). Однако провести строгую демаркационную линию между металлами и неметаллами невозможно, так как существует много промежуточных веществ. Так, графит, из которого изготовляют карандаши, представляет собой элемент с блеском и другими свойствами металла; но древесный уголь и алмаз, которые состоят из того же вещества, что и графит, не обнаруживают никаких металлических свойств. Оба класса элементов четко различаются на определенных примерах, но в частных случаях различие это неясно и не может служить основой для точного деления элементов на две группы.

Понятие об элементах составляет основу химических знаний, и, приводя их список в самом начале нашей работы, мы желаем свести в табличную форму наши современные знания по этому вопросу. Всего в настоящее время с достоверностью известно около семидесяти элементов, но многие из них настолько редко встречаются в природе и были получены в столь малых количествах, что мы обладаем лишь весьма недостаточными сведениями о них. Вещества, наиболее распространенные в природе, содержат очень небольшое число элементов. Эти элементы изучены более полно, чем остальные, потому что большее число исследователей имело возможность проводить над ними опыты и наблюдения. Элементами, наиболее распространенными в природе, являются:

Hydrogen, H = 1. In water, and in animal and vegetable organisms.

Carbon, C = 12. In organisms, coal, limestones.

Nitrogen, N = 14. In air and in organisms.

Oxygen, O = 16. In air, water, earth. It forms the greater part of the mass of the earth.

Sodium, Na = 23. In common salt and in many minerals.

Magnesium, Mg = 24. In sea-water and in many minerals.

Aluminium, Al = 27. In minerals and clay.

Silicon, Si = 28. In sand, minerals, and clay.

Phosphorus, P = 31. In bones, ashes of plants, and soil.

Sulphur, S = 32. In pyrites, gypsum, and in sea-water.

Chlorine, Cl = 35·5. In common salt, and in the salts of sea-water.

Potassium, K = 39. In minerals, ashes of plants, and in nitre.

Calcium, Ca = 40. In limestones, gypsum, and in organisms.

Iron, K = 56. In the earth, iron ores, and in organisms.

Помимо этого, следующие элементы, хотя и не очень широко распространенные в природе, все более или менее хорошо известны благодаря их применению для удовлетворения потребностей повседневной жизни или в искусствах, либо в свободном состоянии, либо в своих соединениях:

Lithium, Li = 7. In medicine (Li2CO3), and in photography (LiBr).

Boron, B = 11. As borax, B4Na2O7, and as boric anhydride, B2O3.

Fluorine, F = 19. As fluor spar, CaF2, and as hydrofluoric acid, HF.

Chromium, Cr = 52. As chromic anhydride, CrO3, and potassium dichromate, K2Cr2O7.

Manganese, Mn = 55. As manganese peroxide, MnO2, and potassium permanganate, MnKO4.

Cobalt, Co = 59·5. In smalt and blue glass.

Nickel, Ni = 59·5. For electro-plating other metals.

Copper, Cu = 63. The well-known red metal.

Zinc, Zn = 65. Used for the plates of batteries, roofing, &c.

Arsenic, As = 75. White arsenic (poison), As2O3.

Bromine, Cu = 80. A brown volatile liquid; sodium bromide, NaBr.

Strontium, Sr = 87. In coloured fires (SrN2O6).

Silver, Ag = 109. The well-known white metal.

Cadmium, Cd = 112. In alloys. Yellow paint (CdS).

Tin, Sn = 119. The well-known metal.

Antimony, Sb = 120. In alloys such as type metal.

Iodine, I = 127. In medicine and photography; free, and as KI.

Barium, Ba = 137. “Permanent white,” and as an adulterant in white lead, and in heavy spar, BaSO4.

Platinum, Pt = 196. Well-known metals.

Gold, Au = 197.

Mercury, Hg = 200.

Lead, Pb = 207.

Bismuth, Bi = 209. In medicine and fusible alloys.

Uranium, U = 239. In green fluorescent glass.

Соединения следующих металлов и полуметаллов имеют меньше применений, но хорошо известны и сравнительно часто встречаются в природе, хотя и в небольших количествах:

Beryllium, Be = 9. Palladium, Pd = 107.

Titanium, Ti = 48. Cerium, Ce = 140.

Vanadium, V = 51. Tungsten, W = 184.

Selenium, Se = 79. Osmium, Os = 192.

Zirconium, Zr = 91. Iridium, Ir = 193.

Molybdenum, Mo = 96. Thallium, Tl = 204.

Следующие редкие металлы встречаются в природе еще реже, но изучены довольно полно:

Scandium, Sc = 44. Germanium, Ge = 72.

Gallium, Ga = 70. Rubidium, Rb = 86.

Yttrium, Y = 89. Cæsium, Cs = 133.

Niobium, Nb = 94. Lanthanum, La = 138.

Ruthenium, Ru = 102. Didymium, Di = 142.

Rhodium, Rh = 103. Ytterbium, Yb = 173.

Indium, In = 114. Tantalum, Ta = 183.

Tellurium, Te = 125. Thorium, Th = 232.

Помимо этих 66 элементов, были открыты: эрбий, тербий, самарий, тулий, гольмий, мозандрий, филлипий и несколько других. Но их свойства и соединения из-за их чрезвычайной редкости очень мало известны, и даже их существование как самостоятельных веществ сомнительно.

На основании наблюдений над спектрами небесных тел было неопровержимо доказано, что многие из более распространенных элементов (такие как H, Na, Mg, Fe) присутствуют на далеких звездах. Этот факт подтверждает убеждение, что те формы материи, которые выступают на земле в качестве элементов, широко распространены во всей вселенной. Но мы еще не знаем, почему в природе масса одних элементов больше, чем других.

Способность каждого элемента соединяться с тем или другим элементом и образовывать с ними соединения, в большей или меньшей степени склонные давать новые и еще более сложные вещества, составляет основной характер каждого элемента. Так, сера легко соединяется с металлами, кислородом, хлором или углеродом, в то время как золото и серебро вступают в соединения с трудом и образуют неустойчивые соединения, которые легко разлагаются от нагревания. Следует рассмотреть причину или силу, побуждающую элементы вступать в химическое изменение, а также причину, удерживающую различные вещества в соединенном состоянии, — то есть наделяющую образующиеся вещества определенной степенью устойчивости. Эта причина или сила называется сродством (affinitas, affinité, Verwandtschaft) или химическим сродством. Поскольку эту силу необходимо рассматривать исключительно как силу притяжения, подобную тяжести, многие авторы (например, Бергман в конце прошлого и Бертолле в начале этого века) предполагали, что сродство по существу аналогично универсальной силе тяжести, от которой оно отличается лишь тем, что последняя действует на наблюдаемых расстояниях, тогда как сродство проявляется лишь на наименьших возможных расстояниях. Но химическое сродство нельзя полностью отождествлять с универсальным тяготением, которое действует на заметных расстояниях и зависит только от массы и расстояния, а не от качества материи, на которую оно действует, в то время как на сродство наиболее сильно влияет именно качество материи. Его также нельзя полностью отождествлять с когезией, которая придает однородным твердым веществам их кристаллическую форму, упругость, твердость, ковкость и другие свойства, а жидкостям — их поверхностное натяжение, каплеобразование, капиллярность и другие свойства, потому что сродство действует между составными частями вещества, а когезия — на вещество в его однородности, хотя обе действуют на незаметных расстояниях (при соприкосновении) и имеют много общего. Химическую силу, которая заставляет одно вещество проникать в другое, нельзя полностью отождествлять даже с теми силами притяжения, которые заставляют различные вещества прилипать друг к другу или держаться вместе (как когда две плоскоотполированные поверхности твердых веществ приводятся в тесное соприкосновение), или вызывают смачивание жидкостями твердых тел либо их прилипание к их поверхностям, или конденсацию газов и паров на поверхностях твердых тел. Эти силы нельзя смешивать с химическими силами, которые заставляют одно вещество проникать в вещество другого и образовывать новое вещество, чего никогда не происходит при когезии. Но очевидно, что силы, определяющие когезию, образуют связующее звено между механическими и химическими силами, поскольку они действуют только при интимном соприкосновении. Долгое время, и особенно в течение первой половины этого века, химическое притяжение и химические силы отождествлялись с электрическими силами. Между ними, безусловно, существует тесная связь, ибо электричество выделяется в химических реакциях, а также оказывает мощное влияние на химические процессы — например, соединения разлагаются под действием электрического тока. А совершенно аналогичное отношение, существующее между химическими явлениями и явлениями теплоты (теплота выделяется химическими явлениями и способна разлагать соединения), доказывает лишь единство сил природы, способность одной силы производить другие и превращаться в них. По этой причине отождествление химической силы с электричеством не выдерживает экспериментальной проверки. Поскольку из всех (молекулярных) явлений природы, действующих на вещества на неизмеримо малых расстояниях, явления теплоты в настоящее время изучены лучше всего (сравнительно), будучи сведены к простейшим основополагающим принципам механики (энергии, равновесия и движения), которые со времен Ньютона подвергались строгому математическому анализу, совершенно естественно, что предпринимались усилия, особенно отчетливо проявившиеся в последние годы, привести химические явления в строгую корреляцию с уже исследованными явлениями теплоты, не стремясь при этом к какому-либо отождествлению химических явлений с тепловыми. Истинная природа химической силы все еще остается для нас тайной, точно так же как и природа универсальной силы тяжести, и тем не менее, не зная, что такое гравитация на самом деле, путем применения механических представлений астрономические явления подвергнуты не только точному обобщению, но и детальному предсказанию ряда частных фактов; и точно так же, хотя истинная природа химического сродства может быть неизвестна, есть основания надеяться на значительный прогресс в химической науке путем применения законов механики к химическим явлениям с помощью механической теории теплоты. До сих пор эта часть химии разработана мало, и поэтому, представляя собой актуальную проблему науки, она рассматривается более полно в той конкретной области, которая называется либо «теоретической», либо «физической» химией, или, точнее, химической механикой. Поскольку эта область химии требует знания не только различных однородных веществ, которые до сих пор были получены, и претерпеваемых ими химических превращений, но также и явлений (тепловых и иных), сопровождающих эти превращения, приступить к изучению химической механики возможно лишь после знакомства с фундаментальными химическими понятиями и веществами, составляющими предмет этой книги.

Поскольку химические изменения, которым подвержены вещества, проистекают из внутренних сил, присущих этим веществам, поскольку химические явления определенно состоят из движений материальных частей (согласно законам неразрушимости материи и элементов) и поскольку исследование механических и физических явлений доказывает закон неразрушимости сил, или сохранения энергии, — то есть возможность превращения одного вида движения в другое (видимого или механического в невидимое или физическое), — мы неизбежно обязаны признать присутствие в веществах (и особенно в элементах, из которых состоят все остальные) запаса химической энергии или невидимого движения, побуждающего их вступать в соединения. Если в реакции выделяется тепло, это означает, что часть химической энергии превращается в тепло; если в реакции поглощается тепло, — что она частично превращается (делается скрытой) в химическую энергию. Запас силы или энергии, идущий на образование новых соединений, после нескольких сочетаний, совершающихся с поглощением тепла, может наконец уменьшиться до такой степени, что будут получаться индифферентные соединения, хотя последние иногда, соединяясь с энергичными элементами или соединениями, дают более сложные соединения, которые могут быть способны вступать в химическое соединение. Среди элементов золото, платина и азот обладают небольшой энергией, в то время как калий, кислород и хлор обладают весьма выраженной степенью энергии. Когда разнородные вещества вступают в соединение, они часто образуют вещества с уменьшенной энергией. Так, сера и калий при нагревании легко сгорают на воздухе, но при соединении друг с другом их соединение не является ни воспламеняемым, ни горючим на воздухе, в отличие от его составных частей. Часть энергии калия и серы выделилась при их соединении в виде тепла. Точно так же как при переходе веществ из одного физического состояния в другое часть их запаса тепла поглощается или выделяется, так и при соединениях или разложениях и в любом химическом процессе происходит изменение запаса химической энергии и в то же время выделение или поглощение тепла.

Для понимания химических явлений как механических процессов — т. е. изучения modus operandi химических явлений — наиболее важно рассмотреть: 1) факты, собранные из стехиометрии, или той части химии, которая трактует о количественном отношении, по весу или объему, реагирующих веществ; 2) различие между различными формами и классами химических реакций; 3) изучение изменений свойств, производимых изменением состава; 4) изучение явлений, сопровождающих химическое превращение; 5) обобщение условий, при которых происходят реакции. Что касается стехиометрии, эта ветвь химии разработана наиболее тщательно и включает законы (Дальтона, Авогадро-Гергардта и др.), которые настолько глубоко затрагивают все разделы химии, что в настоящее время главная проблема химических исследований заключается в применении общих стехиометрических законов к конкретным примерам, т. е. к количественному (объемному или весовому) составу веществ. Все остальные ветви химии явно подчинены этой важнейшей части химических знаний. Даже самое значение реакций соединения, разложения и перегруппировки приобрело, как мы увидим, особый и новый характер под влиянием прогресса точных представлений о количественных соотношениях веществ, вступающих в химические изменения. Кроме того, в этом смысле возникло новое — и до тех пор неизвестное — деление сложных веществ на определенные и неопределенные соединения. Еще в начале этого века Бертолле не делал этого различия. Но Прут показал, что ряд соединений содержит вещества, из которых они составлены и на которые они распадаются, в точных определенных весовых пропорциях, неизменяемых при любых условиях. Так, например, красный оксид ртути всегда содержит шестнадцать весовых частей кислорода на каждые 200 весовых частей ртути, что выражается формулой HgO. Но в сплаве меди и серебра тот или другой металл может быть добавлен по желанию, а в водном растворе сахара относительное соотношение сахара и воды может изменяться, и тем не менее будет получено однородное целое с суммой независимых свойств — т. е. в этих случаях имело место неопределенное химическое соединение. Хотя в природе и химической практике образование неопределенных соединений (таких как сплавы и растворы) играет столь же существенную роль, сколь и образование определенных химических соединений, тем не менее, поскольку стехиометрические законы в настоящее время применяются главным образом к последним, все факты, касающиеся неопределенных соединений, страдают неточностью, и лишь в последние годы внимание химиков было обращено на эту область химии.

В химической механике с качественной точки зрения очень важно с самого начала четко различать обратимые и необратимые реакции. Вещества, способные реагировать друг с другом при определенной температуре, образуют вещества, которые при той же температуре либо могут, либо не могут дать обратно первоначальные вещества. Например, соль растворяется в воде при обычной температуре, и получающийся раствор способен распадаться при той же температуре, оставляя соль и выделяя воду при испарении. Сероуглерод образуется из серы и углерода примерно при той же температуре, при которой он может разлагаться на серу и углерод. Железо при определенной температуре выделяет водород из воды, образуя оксид железа, который в соприкосновении с водородом при той же температуре способен производить железо и воду. Очевидно, что если два вещества, A и B, дают два других, C и D, и реакция обратима, то C и D будут образовывать A и B, и, следовательно, взяв определенную массу A и B или соответствующую массу C и D, мы получим в каждом случае все четыре вещества — то есть возникнет состояние химического равновесия между реагирующими веществами. Увеличивая массу одного из веществ, мы получаем новое состояние равновесия, так что обратимые реакции представляют собой средство изучения влияния массы на modus operandi химических изменений. Многие из тех реакций, которые происходят с очень сложными соединениями или смесями, могут служить примерами необратимых реакций. Так, многие из сложных веществ животного и растительного происхождения разрушаются от нагревания, но не могут быть воссозданы из продуктов своего разложения ни при какой температуре. Порох как смесь серы, селитры и углерода при взрыве образует газы, из которых исходные вещества не могут быть воссозданы ни при какой температуре. Чтобы получить их, приходится прибегать к косвенному методу комбинации в момент выделения. Если A ни при каких условиях не соединяется напрямую с B, отсюда не следует, что оно не может дать соединение A B. Ибо A часто может соединяться с C, а B с D, и если C обладает большим сродством к D, то реакция A C или B D производит не только C D, но также и A B. Поскольку при образовании C D вещества A и B (находившиеся ранее в A C и B D) остаются в особом состоянии разделения, предполагается, что их взаимное соединение происходит потому, что они встречаются вместе в этом насцентном состоянии в момент выделения (in statu nascendi). Так, хлор не соединяется напрямую с древесным углем, графитом или алмазом; тем не менее существуют соединения хлора с углеродом, и многие из них отличаются своей устойчивостью. Они получаются при действии хлора на углеводороды как продукты разделения от прямого действия хлора на водород. Хлор забирает водород, а углерод, освобождающийся в момент своего выделения, вступает в соединение с другой порцией хлора, так что в конце концов хлор оказывается соединенным как с водородом, так и с углеродом.

Что касается тех явлений, которые сопровождают химическое действие, то важнейшее обстоятельство по отношению к химической механике заключается в том, что химические процессы не только производят механическое перемещение (движение частиц), тепло, свет, электрический потенциал и ток, но и все эти агенты сами способны изменять химические превращения и управлять ими. Эта взаимность или обратимость естественным образом зависит от того, что все явления природы суть лишь различные виды и формы видимого и невидимого (молекулярного) движений. Было доказано — в чем законы физики убедили и развили это без всякого сомнения, — что сначала звук, а затем свет состоят из колебательных движений. Связь между теплотой и механическим движением и работой перестала быть предположением, но стала признанным фактом, и механический эквивалент теплоты (425 килограммометров механической работы соответствуют одной килограммовой единице тепла, или Калории) дает механическую меру для тепловых явлений. Хотя механическую теорию электрических явлений нельзя считать столь же полно разработанной, как теорию теплоты, как статическое, так и динамическое электричество производятся механическими средствами (в обычных электрических машинах или в динамо-машинах Грамма и др.) и, наоборот, ток (в электродвигателях) может производить механическое движение. Так, соединив ток с полюсами динамо-машины Грамма, ее можно заставить вращаться, и, наоборот, вращая ее, получают электрический ток, что демонстрирует обратимость электричества в механическое движение. Соответственно, химическая механика должна искать основные линии своего продвижения в корреляции химических явлений с физическими и механическими. Но этот предмет в силу своей сложности и сравнительной новизны еще не выражен стройной теорией или даже удовлетворительной гипотезой, и поэтому мы воздержимся от того, чтобы задерживаться на нем.

Химическое изменение в определенном направлении совершается не только по причине разности масс, состава участвующих веществ, распределения их частей и их сродства или химической энергии, но также и по причине условий, в которых находятся вещества. Для того чтобы определенная химическая реакция могла происходить между веществами, способными реагировать друг с другом, часто необходимо прибегать к условиям, которые порой весьма отличны от тех, в которых эти вещества обычно встречаются в природе. Например, для горения углерода необходимо не только присутствие воздуха (кислорода), но последний должен быть также нагрет докрасна. Раскаленная докрасна часть углерода горит — т. е. соединяется с кислородом атмосферы — и при этом выделяет тепло, которое повышает температуру соседних частей углерода, так что они загораются. Точно так же как горение углерода зависит от его нагревания докрасна, всякая химическая реакция протекает лишь при определенных физических, механических или иных условиях. Ниже приводятся главные условия, оказывающие влияние на ход химических реакций.

(a) Температура. — Химические реакции соединения происходят только в определенных температурных пределах и не могут совершаться вне этих пределов. В качестве примеров мы можем привести не только то, что горение углерода начинается при калении докрасна, но также и то, что хлор и соль соединяются с водой только при температуре ниже 0°. Эти соединения не могут образовываться при более высокой температуре, так как тогда они полностью или частично распадаются на свои составные части. Для начала горения необходимо определенное повышение температуры. В некоторых случаях эффект этого повышения можно объяснить тем, что оно заставляет одно из реагирующих тел переходить из твердого состояния в жидкое или газообразное. Переход в жидкую форму облегчает ход реакции, поскольку способствует интимному соприкосновению частиц, реагирующих друг с другом. Другая причина, к которой следует отнести главное влияние тепла в возбуждении химического действия, заключается в том, что физическая когезия или внутренний химический союз однородных частиц при этом ослабляется, и таким образом облегчается разделение частиц исходных веществ и их переход в новые соединения. Когда реакция поглощает тепло — как при разложении, — причина необходимости тепла самоочевидна.

В настоящее время на основании имеющихся данных относительно действия высокой температуры можно утверждать, что все сложные тела разлагаются при более или менее высокой температуре. Мы уже видели примеры этого при описании разложения оксида ртути на ртуть и кислород и разложения дерева под влиянием тепла. Многие вещества разлагаются при весьма умеренной температуре; например, гремучая соль, применяемая в патронах, разлагается чуть выше 120°. Большинство тех соединений, которые составляют массу животных и растительных тканей, разлагаются при 200°. С другой стороны, есть основания думать, что при очень низкой температуре не может происходить никакой реакции. Так, растения прекращают осуществлять свои химические процессы в течение зимы. Рауль Пикте (1892), используя очень низкие температуры (до -200 °C), получаемые испарением сжиженных газов (см. главу II), недавно снова доказал, что при температурах ниже -120° даже такие реакции, как реакции между серной кислотой и едким натром или металлическим натрием, не происходят, и даже окрашивание лакмуса кислотами начинается только при температурах выше -80°. Если данная реакция не происходит при определенной низкой температуре, она с повышением температуры сначала будет протекать лишь медленно (даже при содействии электрического разряда) и станет протекать быстро, с выделением тепла, лишь тогда, когда будет достигнута некоторая определенная температура. Каждая химическая реакция требует для своего совершения определенных температурных пределов, и, несомненно, многие из наблюдаемых нами химических изменений не могут происходить на солнце, где температура очень высока, или на луне, где она очень низка.

Влияние тепла на обратимые реакции особенно поучительно. Если, например, соединение, способное воспроизводиться из продуктов своего разложения, нагреть до температуры, при которой начинается разложение, разложение массы вещества, содержащегося в определенном объеме, завершается не сразу. Разлагается лишь некоторая доля вещества, а остальная часть остается без изменений, и если температура повышается, количество разложившегося вещества увеличивается; кроме того, для данного объема отношение между разложившейся частью и неизмененной частью соответствует каждому определенному повышению температуры до тех пор, пока оно не достигнет той температуры, при которой соединение полностью разлагается. Это частичное разложение под влиянием тепла называется диссоциацией. Можно различать температуры, при которых диссоциация начинается и заканчивается. Если диссоциация происходит при определенной температуре, но продукт или продукты разложения не остаются в соприкосновении с еще не разложившейся частью соединения, то разложение будет идти до конца. Так, известняк разлагается в известковой печи на известь и углекислоту, потому что последняя уносится тягой печи. Но если заключить определенную массу известняка в определенный объем — например, в ружейный ствол, — который затем запечатать и нагреть докрасна, то, поскольку углекислота не может улетучиться, будет разлагаться лишь определенная доля известняка для каждого приращения тепла (повышения температуры) выше того, при котором начинается диссоциация. Разложение прекратится, когда выделяющаяся углекислота создаст максимальное давление диссоциации, соответствующее каждому повышению температуры. Если увеличить давление путем увеличения количества газа, соединение начинается заново; если уменьшить давление, разложение возобновится. Разложение в этом случае точно аналогично испарению: если выделяющийся при испарении пар не может улетучиться, его давление достигнет максимума, соответствующего данной температуре, и тогда испарение прекратится. Если добавить пар, он сконденсируется в жидкости; если его количество уменьшить — т. е. ослабить давление при постоянной температуре, — тогда испарение будет продолжаться. Впоследствии мы более подробно обсудим эти явления диссоциации, которые были впервые открыты Анри Сент-Клер Девиллем. Мы заметим лишь, что продукты разложения соединяются вновь тем легче, чем ближе их температура к той, при которой начинается диссоциация, или, другими словами, начальная температура диссоциации близка к начальной температуре соединения.

(b) Влияние электрического тока и электричества вообще на ход химических превращений очень похоже на влияние тепла. Большинство соединений, проводящих электричество, разлагается под действием гальванического тока, и поскольку существует большое сходство в условиях, при которых протекают разложение и соединение, соединение часто происходит под влиянием электричества. Электричество, подобно теплу, должно рассматриваться как особая форма молекулярного движения, и все, что относится к влиянию тепла, относится и к явлениям, производимым действием электрического тока, с той лишь разницей, что вещество может быть разделено на составные части с гораздо большей легкостью с помощью электричества, так как этот процесс идет при обычной температуре. Самые устойчивые соединения могут быть разложены этим средством, и тогда наблюдается важнейший факт, а именно, что составные части появляются у различных полюсов, или электродов, через которые ток проходит сквозь вещество. Те вещества, которые появляются у положительного полюса (анода), называются «электроотрицательными», а те, которые появляются у отрицательного полюса (катода, соединенного с цинком обычной гальванической батареи), называются «электроположительными». Большинство неметаллических элементов, таких как хлор, кислород и т. д., а также кислоты и аналогичные им вещества принадлежат к первой группе, в то время как металлы, водород и аналогичные продукты разложения появляются у отрицательного полюса. Химия обязана разложению соединений электрическим током многими важнейшими открытиями. Этим методом было открыто много элементов, из которых важнейшими являются калий и натрий. Лавуазье и химики его времени не были способны разложить кислородные соединения этих металлов, но Дэви показал, что они могут быть разложены электрическим током, причем металлы натрий и калий появляются у отрицательного полюса. Теперь, когда динамо-машина дает возможность получать электрический ток путем сгорания топлива, этот метод сэра Г. Дэви с выгодой применяется для получения металлов и т. д. в больших масштабах, например натрия из расплавленного едкого натра или хлора из растворов соли.

(c) Некоторые неустойчивые соединения также разлагаются под действием света. На этом свойстве некоторых веществ (например, солей серебра) основана фотография. Механическая энергия тех колебаний, которые определяют явления света, очень мала, и поэтому светом могут разлагаться лишь некоторые, и притом обычно неустойчивые соединения — по крайней мере при обычных условиях. Но существует один класс химических явлений, зависящих от действия света, который представляет собой пока еще нерешенную проблему в химии, — это процессы, совершающиеся в растениях под влиянием света. Здесь происходят самые неожиданные разложения и соединения, которые часто недостижимы искусственными средствами. Например, углекислота, столь устойчивая под влиянием тепла и электричества, разлагается и выделяет кислород в растениях под действием света. В других случаях свет разлагает неустойчивые соединения, подобные тем, которые обычно легко разлагаются теплом и другими агентами. Хлор соединяется с водородом под действием света, что показывает, что под его действием может определяться как соединение, так и разложение, как это имело место также в случае тепла и электричества.

(d) Механические причины оказывают, подобно предшествующим агентам, действие как на процесс химического соединения, так и разложения. Многие вещества разлагаются от трения или от удара — как, например, соединение, называемое йодистым азотом (которое состоит из йода, водорода и азота), и гремучее серебро. Механическое трение заставляет серу гореть за счет кислорода, содержащегося в хлорате калия. Давление влияет как на физическое, так и на химическое состояние реагирующих веществ и вместе с температурой определяет состояние вещества. Это особенно очевидно, когда вещество встречается в упруго-газообразной форме, так как объем, а следовательно, и число точек соприкосновения между реагирующими веществами сильно изменяются при изменении давления. Так, при равных условиях температуры водород в сжатом состоянии действует сильнее на йод и на растворы многих солей.

(e) Помимо различных условий, которые были перечислены выше, ход химических реакций ускоряется или замедляется условием соприкосновения, в котором находятся реагирующие тела. При прочих равных условиях скорость протекания химической реакции ускоряется при увеличении числа точек соприкосновения. Достаточно указать на тот факт, что серная кислота не поглощает этилен при обычных условиях соприкосновения, а лишь после продолжительного встряхивания, посредством которого число точек соприкосновения сильно увеличивается. Для обеспечения полного взаимодействия между твердыми телами необходимо измельчить их в очень тонкий порошок и смешать как можно тщательнее. Бельгийский химик М. Спринг показал, что тонко измельченные твердые тела, не реагирующие друг с другом при обычной температуре, могут делать это при повышенном давлении. Так, под давлением 6000 атмосфер сера соединяется со многими металлами при обычной температуре, а смеси порошков многих металлов образуют сплавы. Очевидно, что увеличение числа точек или поверхностей должно рассматриваться как главная причина, производящая реакцию, которая несомненно совершается в твердых телах, как и в жидкостях и газах, в силу внутреннего движения частиц, каковое движение, хотя и в различных степенях и формах, должно существовать во всех состояниях материи. Очень важно обратить внимание на то, что внутреннее движение или состояние частей частиц материи на поверхности вещества должно отличаться от того, каково оно внутри; потому что во внутренних областях вещества однородные вещества действуют со всех сторон каждой частицы, тогда как на поверхности они действуют только с одной стороны. Поэтому состояние вещества на его поверхностях соприкосновения с другими веществами должно быть более или менее изменено ими — возможно, способом, подобным тому, который вызывается повышением температуры. Эти соображения проливают некоторый свет на действие в большом классе контактных реакций; то есть таких, которые кажутся происходящими от простого присутствия (соприкосновения) некоторых особых веществ. Пористые или порошкообразные вещества весьма склонны действовать таким образом, особенно платиновая чернь и древесный уголь. Например, сернистый ангидрид не соединяется напрямую с кислородом, но эта реакция происходит в присутствии платиновой черни.

Вышеупомянутые общие и вводные химические понятия не могут быть полностью уяснены в их истинном смысле без знания конкретных фактов химии, к рассмотрению которых мы теперь перейдем. Однако было совершенно необходимо ознакомиться на самом пороге с такими фундаментальными принципами, как законы неразрушимости материи и сохранения энергии, поскольку лишь при их принятии, под их руководством и влиянием рассмотрение частных фактов может дать практические и плодотворные результаты.

Примечания:

[1] Исследование вещества или природного явления заключается: (a) в определении отношения исследуемого предмета к тому, что уже известно либо из прежних исследований, либо из опыта, либо из знакомства с обычной обстановкой жизни — то есть в определении и выражении качества неизвестного при помощи известного; (b) в измерении всего того, что может быть подвергнуто измерению, и в обозначении тем самым количественного отношения исследуемого к уже известному и его отношения к категориям времени, пространства, температуры, массы и т. д.; (c) в определении места, занимаемого исследуемым предметом в системе известных объектов, руководствуясь как качественными, так и количественными данными; (d) в определении из измеренных количеств эмпирической (видимой) зависимости (функции, или «закона», как иногда выражаются) переменных факторов — например, зависимости состава вещества от его свойств, температуры от времени, времени от местности и т. д.; (e) в формулировании гипотез или предположений о действительной причине и истинной природе отношения между изучаемым (измеренным или наблюдаемым) и тем, что известно, или категориями времени, пространства и т. д.; (f) в проверке логических следствий этих гипотез опытом; и (g) в выдвижении теории, которая должна объяснять природу свойств изучаемого в его отношении к вещам уже известным и к тем условиям или категориям, среди которых оно существует. Достоверно, что осуществление подобных исследований возможно лишь тогда, когда в качестве основы принято некое бесспорное положение, самоочевидное для нашего понимания, как, например, число, время, пространство, движение или масса. Определение таких первичных или фундаментальных понятий, хотя и не исключено из сферы исследования, часто не поддается нашему современному способу научного обобщения. Отсюда следует, что при исследовании чего бы то ни было всегда остается нечто принимаемое без исследования или допускаемое как известный фактор. В качестве примера можно привести аксиомы геометрии. Так, в науке биологии необходимо допустить способность организмов к размножению как понятие, смысл которого пока еще не известен. И при изучении химии понятие элементов приходится принимать почти без всякого дальнейшего анализа. Однако, исследуя прежде всего то, что видимо и доступно непосредственному наблюдению органами чувств, можно надеяться прийти сначала к гипотезам, а впоследствии и к теориям того, что в настоящее время приходится класть в основу наших исследований. Умы древних стремились сразу охватить самые фундаментальные категории исследования, в то время как все успехи нового знания основаны на вышеупомянутом методе исследования без определения «начала всех начал». Следуя этому индуктивному методу, точные науки уже преуспели в том, чтобы с точностью ознакомиться со многим из невидимого мира, который непосредственно не воспринимается органами чувств (например, молекулярное движение всех тел, состав небесных светил, пути их движения, необходимость существования веществ, которые не могут быть подвергнуты опыту, и т. д.), проверили полученное таким образом знание и использовали его для умножения интересов человечества. Поэтому можно с уверенностью сказать, что индуктивный метод исследования представляет собой более совершенный способ приобретения знаний, нежели один лишь дедуктивный метод (исходящий из малого количества неизвестного, принимаемого за бесспорное, чтобы прийти к многому видимому и наблюдаемому), с помощью которого древцы стремились объять вселенную. Исследуя вселенную индуктивным методом (стараясь от многого наблюдаемого прийти к малому, которое может быть проверено и является несомненным), новая наука отказывается признавать догмат за истину, но путем разума, посредством медленного и кропотливого метода исследования, добивается истинных выводов и достигает их.

[2] Вещество, или материал, есть то, что занимает пространство и имеет вес, то есть представляет массу, притягиваемую землей и другими массами материала, из которой слагаются предметы природы и посредством которой совершаются движения и явления природы. Путем изучения и исследования различными методами предметов, встречающихся в природе и в искусствах, легко обнаружить, что одни из них однородны, тогда как другие состоят из смеси нескольких однородных веществ. Наиболее отчетливо это проявляется в твердых веществах. Металлы, применяемые в искусствах (например, золото, железо, медь), должны быть однородными, иначе они хрупки и не годятся для многих целей. Однородное вещество обнаруживает одинаковые свойства во всех своих частях. Разламывая однородное вещество, мы получаем части, которые, хотя и различны по форме, сходны между собой по своим свойствам. Примерами однородных веществ служат стекло, чистый сахар, мрамор и т. д. Примеры же неоднородных веществ встречаются в природе и в искусствах гораздо чаще. Так, большинство горных пород не однородны. В порфирах часто видны блестящие кусочки минерала, называемого «ортоклазом», вкрапленные среди темной массы породы. В обычном красном граните легко различить крупные куски ортоклаза, смешанные с темным полупрозрачным кварцем и гибкими чешуйками слюды. Подобным же образом растения и животные неоднородны. Так, листья состоят из кожицы, волокон, мякоти, сока и зеленого красящего вещества. В качестве примера таких неоднородных веществ, получаемых искусственно, можно привести порох, который приготовляется смешением в известных пропорциях серы, селитры и древесного угля. Многие жидкости также не однородны, что можно заметить с помощью микроскопа, когда капли крови оказываются состоящими из бесцветной жидкости, в которой плавают красные кровяные тельца, невидимые невооруженным глазом вследствие своей малости. Именно эти тельца придают крови ее особый цвет. Молоко также представляет собой непрозрачную жидкость, в которой плавают микроскопические капельки жира, поднимающиеся кверху при отстаивании молока и образующие сливки. Из каждого неоднородного вещества возможно извлечь те однородные вещества, из которых оно составлено. Так, ортоклаз можно отделить от порфира путем откалывания. Точно так же золото извлекается из золотоносного песка путем вымывания смеси глины и песка. Химия имеет дело исключительно с теми однородными веществами, которые встречаются в природе либо извлекаются из природных или искусственных неоднородных веществ. Различные смеси, обнаруживаемые в природе, образуют предметы других естественных наук — таких как геогнозия, ботаника, зоология, анатомия и т. д.

[3] Все те события, которые совершаются веществами во времени, называются «явлениями». Явления сами по себе составляют основной предмет изучения физики. Движение есть первоначальная и наиболее общепонятная форма явления, и потому мы стремимся рассуждать о других явлениях столь же отчетливо, сколь и при рассмотрении движения. По этой причине механика, трактующая о движении, составляет фундаментальную науку натурфилософии, и все остальные науки стремятся свести изучаемые ими явления к механическим принципам. Астрономия первой встала на этот путь рассуждения и во многих случаях преуспела введении астрономических явлений к чисто механическим. Химия и физика, физиология и биология движутся в том же направлении. Один из важнейших вопросов всего естествознания, доставшийся в наследство от философов классической древности, заключается в том, можно ли свести постижение всего видимого к движению? Участие движения во всем, начиная с «неподвижных» звезд и кончая мельчайшими частями самых холодных тел (Дьюар в 1894 г. показал, что многие вещества, охлажденные до -180°, флюоресцируют сильнее, чем при обычной температуре, то есть в них существует движение, производящее свет), должно быть теперь признано несомненным из прямого опыта и наблюдения, однако из этого не следует, будто все может быть объяснено одним лишь движением. Это, однако, вытекает из того факта, что мы не можем постигать движение иначе, как признавая материю в состоянии движения. Если свет и электричество понимать как особые формы движения, то мы неизбежно должны признать существование своеобразного светоносного (мирового) эфира как материи, передающей эту форму движения. И потому при современном состоянии знаний неизбежно необходимо признавать особые категории — движение и материю, и так как химия ближе связана с различными формами последней, то она, наряду с механикой или учением о движении, должна лежать в основе естествознания.

Глагол «реагировать» означает действовать или изменяться химически.

[5] Если явление протекает на видимых или измеримых расстояниях (как, например, магнитное притяжение или тяжесть), его нельзя охарактеризовать как химическое, поскольку эти явления происходят лишь на расстояниях неизмеримо малых и неразличимых глазом или микроскопом; иными словами, они носят чисто молекулярный характер.

[6] Для этой цели кусок железа может быть раскален докрасна в горне, а затем приведен в соприкосновение с комком серы, причем получается сернистое железо в виде расплавленной жидкости, причем соединение сопровождается видимым усилением свечения железа. Либо же железные опилки смешиваются с порошкообразной серой в пропорции 5 частей железа на 3 части серы, и смесь помещается в стеклянную трубку, которая затем нагревается в одном месте. Соединение не начинается без помощи внешнего тепла, но раз начавшись в какой-либо части смеси, оно распространяется по всей массе, потому что часть, нагретая первой, выделяет при образовании сернистого железа достаточно тепла, чтобы повысить температуру соседних частей смеси до уровня, требуемого для начала реакции. Вызываемое этим повышение температуры столь велико, что размягчает стеклянную трубку.

[7] Сера умеренно растворима во многих негустых маслах; она очень растворима в серно-углеродном эфире и в некоторых других жидкостях. Железо нерастворимо в серно-углеродном эфире, и серу поэтому можно растворить и отделить от железа.

[8] Разложение такого рода называется «сухой перегонкой», потому что, как и при перегонке, вещество нагревается и выделяются пары, которые при охлаждении сгущаются в жидкости. Вообще разложение, поглощая тепло, имеет много общего с физическим изменением состояния — как, например, превращение жидкости в газ. Девилль уподоблял полное разложение кипению и сопоставлял частичное разложение, когда часть вещества не разлагается в присутствии продуктов своего разложения (или диссоциации), с испарением.

[9] Реакция перегруппировки в определенных случаях может происходить с одним лишь веществом; иными словами, вещество может само по себе изменяться в новую изомерную форму. Так, например, если твердую желтую серу нагреть до температуры 250° и затем вылить в холодную воду, при охлаждении она дает мягкую бурую разновидность. Обыкновенный фосфор, который прозрачен, ядовит и фосфоресцирует в темноте (на воздухе), после нагревания при 270° (в атмосфере, не поддерживающей горение, например в водяном паре) дает непрозрачную, красную, неядовитую изомерную разновидность, которая не фосфоресцирует. Случаи изомерии указывают на возможность внутреннего перераспределения в веществе и являются результатом изменения в группировке одних и тех же элементов, точно так же как определенное число шаров может быть сгруппировано в фигуры и формы различных очертаний.

[10] Так, древние умели превращать сок винограда, содержащий сахаристое начало (глюкозу), в вино или уксус, извлекать металлы из руд, находящихся в земной коре, и приготовлять стекло из землистых веществ.

[11] Опыты, проведенные Стасом (подробно описанные в гл. XXIV о сере), представляют собой одни из точных исследований, доказывающих, что вес материи не изменяется в химических реакциях, поскольку он с точностью взвешивал (вводя все необходимые поправки) реагирующие и образующиеся вещества. Ландольт (1893) осуществлял различные реакции в перевернутых и запаянных стеклянных U-образных трубках и при взвешивании трубок до реакции (когда реагирующие растворы были разделены в каждом из колен трубок) и после нее (когда растворы были хорошо перемешаны путем встряхивания) обнаружил, что либо вес остается совершенно постоянным, либо колебание столь незначительно (например, 0,2 миллиграмма при общем весе около миллиона миллиграммов), что его можно отнести за счет неизбежных погрешностей взвешивания.

[11 bis] Понятие о массе материи впервые получило точную форму благодаря Галилею (ум. в 1642 г.) и особенно Ньютону (род. в 1643 г., ум. в 1727 г.) в славную эпоху развития принципов индуктивного мышления, сформулированных Бэконом и Декартом в их философских трактатах. Вскоре после смерти Ньютона, 26 августа 1743 г., родился Лавуазье, слава которого в натурфилософии должна стоять наравне с ⁠славой Галилея и Ньютона. Кончина Лавуазье последовала во время эпохи Террора Французской революции, когда он вместе с двадцатью шестью другими главными откупщиками налогов был гильотинирован 8 мая 1794 г. в Париже; но его труды и идеи обессмертили его.

[12] Покрывая железо эмалью, лаком, нержавеющими металлами (такими как никель), слоем парафина или другими подобными веществами, его защищают от воздуха и влаги и тем самым предохраняют от ржавления.

[13] Такого рода опыт легко проделать, если взять тончайшие (не заржавевшие) железные опилки (обыкновенные опилки следует предварительно промыть в эфире, высушить и просеять через очень мелкое сито). Полученные таким образом опилки способны гореть прямо на воздухе (окисляясь или образуя ржавчину), особенно когда они висят (притянуты) на магнете. Компактный кусок железа не горит на воздухе, но губчатое железо светится и тлеет подобно труту. При постановке опыта подковообразный магнит укрепляется полюсами книзу на одном плече довольно чувствительных весов, и железные опилки насыпаются на магнит (на листе бумаги) так, чтобы вокруг полюсов образовалась борода. Чашка весов должна находиться точно под опилками на магнете, дабы все, что может упасть с него, не изменило веса. Опилки, будучи взвешены, поджигаются поднесением пламени свечи; они легко загораются и продолжают гореть сами по себе, образуя ржавчину. По окончании горения станет очевидно, что железо увеличилось в весе: из 5½ весовых частей взятых железных опилок при полном сгорании получается 7½ весовых частей ржавчины.