«Основы химии. Том II»

[22] Таким образом, здесь мы сталкиваемся со следующими явлениями: медь вытесняет серебро из растворов его солей, а оксид серебра вытесняет оксид меди из солей меди. Руководствуясь соображениями, изложенными в главе XV, мы можем объяснить это следующим образом: атомный объем серебра равен 10,3, меди — 7,2, оксида серебра — 32, а оксида меди — 13. При образовании оксида меди CuO произошло большее сокращение объема, чем при образовании оксида серебра Ag2O, так как в первом случае (13 - 7 = 6) объем после соединения с кислородом увеличился очень незначительно, в то время как объем оксида серебра значительно больше объема содержащегося в нем металла [32 - (2 × 10,3) = 11,4]. Следовательно, оксид серебра менее плотен, чем оксид меди, и поэтому менее стоек; но, с другой стороны, в оксиде серебра промежутки между атомами больше, чем в оксиде меди, и поэтому оксид серебра способен давать более прочные соединения, чем соединения оксида меди. Это подтверждается цифрами и данными их реакций. Невозможно произвести расчет для нитрата меди, так как эта соль еще не получена в безводном состоянии; но известны сульфаты обоих оксидов. Удельный вес сульфата меди в безводном состоянии равен 3,53, а сульфата серебра — 5,36; молекулярный объем первого равен 45, а второго — 58. Группа SO3 в соли меди занимает как бы объем 45 - 13 = 32, а в соли серебра — объем 58 - 32 = 26; следовательно, при образовании медной соли из оксида произошло меньшее сокращение, чем при образовании соли серебра, и поэтому последняя должна быть прочнее первой. В силу этого оксид серебра способен разлагать соль оксида меди, в то время как по отношению к металлам обе соли образовались с почти одинаковым сокращением, так как 58 объемов соли серебра содержат 21 объем металла (разность равна 37), а 45 объемов соли меди содержат 7 объемов меди (разность равна 38). Кроме того, следует отметить, что оксид меди вытесняет оксид железа точно так же, как оксид серебра вытесняет оксид меди. Серебро, медь и железо в виде оксидов вытесняют друг друга в вышеуказанном порядке, но в виде металлов — в обратном порядке (железо, медь, серебро). Причина такого порядка вытеснения оксидов заключается, между прочим, в их составе. Они имеют состав Ag2O, Cu2O2, Fe2O3; оксид, содержащий меньшую долю кислорода, вытесняет оксид, содержащий большую долю, поскольку основной характер уменьшается по мере увеличения содержания кислорода.

Медь также вытесняет ртуть из ее солей. Здесь можно заметить, что Спринг (1888), оставив смесь сухого хлористого одновалентного металла (ртути) и меди на два часа, наблюдал отчетливое восстановление, которое относится к категории явлений, демонстрирующих существование подвижности частей (т. е. атомов и молекул) в твердых веществах.

[22 bis] Реакция 1 весовой части AgNO3 требует (по Кремерсу) следующих количеств воды: при 0° — 0,82 части, при 19,5° — 0,41 части, при 54° — 0,20 части, при 110° — 0,09 части, а по Тильдену — при 125° — 0,0617 части и при 133° — 0,0515 части.

[22 tri] Можно отметить, что черное пятно, образующееся при восстановлении металлического серебра, исчезает под действием раствора хлорида ртути или цианида калия, так как эти соли действуют на мелкораздробленное серебро.

[23] Хлорид серебра почти совершенно нерастворим в воде, но несколько растворим в воде, содержащей хлорид натрия, соляную кислоту или другие хлориды, а также многие соли в растворе. Так, при 100° 100 частей воды, насыщенной хлоридом натрия, растворяют 0,4 части хлорида серебра. Бромид и иодид серебра менее растворимы в этом отношении, а также по отношению к другим растворителям. Следует заметить, что хлорид серебра растворяется в растворах аммиака, цианида калия и тиосульфата натрия, Na2S2O3. Бромид серебра почти совершенно аналогичен хлориду, но иодид серебра почти нерастворим в растворе аммиака. Хлорид серебра поглощает даже сухой газообразный аммиак, образуя весьма нестойкие аммиачные соединения. При нагревании эти соединения (т. I, стр. 250, примесь 8) выделяют аммиак, как и под действием всех кислот. Хлорид серебра вступает в двойное обменное разложение с цианидом калия, образуя растворимый двойной цианид, который мы опишем ниже; он также образует растворимую двойную соль, NaAgS2O3, с тиосульфатом натрия.

[24] Хлорид серебра представляет различные модификации в строении своей молекулы, что видно по изменениям в консистенции осадка и по различиям в действии света, который частично разлагает AgCl (см. примесь 25). Стас и Кэри Ли исследовали этот вопрос, имеющий особое значение в фотографии, поскольку бромид серебра также дает фотосоли. В этом отношении предстоит открыть еще многое, так как Абней показал, что совершенно сухой AgCl, помещенный в вакуум в темноте, совершенно не изменяется при последующем освещении светом.

[24 bis] Бромид и иодид серебра (встречающиеся в виде минералов бромита и иодита) во многих отношении похожи на хлорид, но степень сродства серебра к иоду больше, чем к хлору и брому, хотя выделяется меньше тепла (см. примесь 28 bis). Девиль вывел этот факт из ряда экспериментов. Так, хлорид серебра при обработке иодистоводородной кислотой выделяет соляную кислоту и образует иодид серебра. Мелкораздробленное серебро легко выделяет водород при обработке иодистоводородной кислотой; такое же разложение оно производит с соляной кислотой, но в значительно меньшей степени и только на поверхности. Различие между хлоридом и иодидом серебра особенно поразительно, так как образование первого сопровождается большим сокращением, чем образование второго. Объем AgCl = 26; хлора — 27, серебра — 10, сумма равна 37, следовательно, произошло сокращение; а при образовании иодида серебра происходит расширение, так как объем Ag равен 10, I — 26, а AgI — 39 вместо 36 (плотность AgCl равна 5,59; AgI — 5,67). Атомы хлора соединились с атомами серебра, не удаляясь друг от друга, в то время как атомы иода при соединении с серебром должны были раздвинуться. Иначе обстоит дело по отношению к металлу: расстояние между его атомами в металле равно 2,2, в хлориде серебра — 3,0, а в иодиде серебра — 3,5; следовательно, его атомы в обоих случаях значительно раздвинулись. Очень замечательно также, как заметил Физо, что плотность иодида серебра возрастает с повышением температуры — то есть при нагревании происходит сокращение, а при охлаждении — расширение.

Для объяснения того факта, что в соединениях серебра иодид более стоек, чем хлорид и оксид, профессор Н. Н. Бекетов в своих «Исследованиях о явлениях замещения» (Харьков, 1865) предложил оригинальную гипотезу, которую мы приведем почти словами автора: — В случае алюминия оксид, Al2O3, более стоек, чем хлорид, Al2Cl6, и иодид, Al2I6. В оксиде количество металла относится к количеству соединенного с ним элемента как 54,8 (Al = 27,3) к 48, или в соотношении 112 : 100; для хлорида это соотношение равно 25 : 100; для иодида оно равно 7 : 100. В случае серебра оксид (соотношение = 1350 : 100) менее стоек, чем хлорид (соотношение = 304 : 100), а иодид (соотношение веса металла к весу галогена = 85 : 100) является наиболее стойким. Из этих и подобных примеров следует, что наиболее устойчивыми являются те соединения, в которых веса соединяющихся веществ равны. Это отчасти может быть объяснено притяжением подобных молекул даже после их перехода в соединение с другими. Это притяжение пропорционально произведению действующих масс. В оксиде серебра притяжение Ag2 к Ag2 = 216 × 216 = 46 656, а притяжение Ag2 к O = 216 × 16 = 3456. Таким образом, притяжение подобных молекул противодействует притяжению неподобных молекул. Первое, конечно, не превозмогает последнее, иначе произошло бы разрушение, но оно тем не менее уменьшает устойчивость. В случае равенства или близости величин соединяющихся масс притяжение подобных частей будет наименее противодействовать устойчивости соединения — иными словами, при неравенстве соединяющихся масс молекулы имеют склонность возвращаться в элементарное состояние, разлагаться, чего не существует в такой степени там, где соединяющиеся массы равны. Поэтому существует тенденция крупных масс соединяться с крупными, а масс малых — соединяться с малыми. Отсюда Ag2O + 2KI дает K2O + 2AgI. Влияние равенства масс на устойчивость особенно наглядно проявляется в действии повышения температуры. Оксиды серебра, ртути, золота и другие, состоящие из неравных масс, сравнительно легко разлагаются от нагревания, в то время как оксиды более легких металлов (подобно воде) не так легко разлагаются от нагревания. Хлорид и иодид серебра приближаются к состоянию равенства и не разлагаются при нагревании. Наиболее устойчивыми оксидами при действии тепла являются оксиды магния, кальция, кремния и алюминия, поскольку они также приближаются к условию равенства. По той же причине иодистоводородная кислота разлагается с большим удобством, чем соляная кислота. Хлор не действует на магнезию или глинозем, но он действует на известь, оксид серебра и т. д. Это отчасти объясняется тем обстоятельством, что если рассматривать тепло как способ движения и знать, что атомные тепла свободных элементов равны, то следует предположить, что количество движения атомов (их vis viva) одинаково, а так как оно равно произведению массы (атомного веса) на квадрат скорости, то отсюда следует, что чем больше соединительный вес, тем меньше будет квадрат скорости, и если соединительные веса почти равны, то и скорости будут почти равны. Отсюда: чем больше разница между весами соединяющихся атомов, тем больше будет разница между их скоростями. Разница между скоростями будет увеличиваться с температурой, и поэтому тем скорее будет достигаться температура разложения, чем больше исходная разница — то есть чем больше разница весов соединяющихся веществ. Чем ближе эти веса друг к другу, тем аналогичнее движение неподобных атомов и, следовательно, тем устойчивее образующееся соединение.

Неустойчивость хлорида меди и оксида азота, отсутствие соединений фтора с кислородом при наличии соединений кислорода с хлором, большая устойчивость кислородных соединений иода по сравнению с хлорными, устойчивость нитрида бора и неустойчивость циана и множество подобных примеров, где, судя по вышеприведенным рассуждениям, можно было бы ожидать (в силу близости атомных весов) устойчивости, показывают, что дополнение Бекетова к механической теории химических явлений еще далеко не достаточно для объяснения истинных отношений сродства. Тем не менее в его способе объяснения относительной устойчивости соединений мы находим чрезвычайно интересную трактовку вопросов первостепенной важности. Без таких усилий было бы невозможно обобщить сложные данные экспериментального знания.

Фторид серебра, AgF, получается растворением Ag2O или Ag2CO3 в плавиковой кислоте. Он отличается от других галогенных солей серебра тем, что растворим в воде (1 часть соли на 0,55 части воды). Он кристаллизуется из своего раствора в призмах AgFH2O (Мариньяк) или AgF·2H2O (Пфаундлер), которые теряют воду в вакууме. Гюнтц (1891) путем электролиза насыщенного раствора Ag2F получил полифторид серебра, Ag2F, который разлагается водой на AgF + Ag. Он также образуется при действии крепкого раствора AgF на мелкораздробленное (осажденное) серебро.

[25 bis] Изменения, вызываемые действием света, заставляют выделять фотосоли серебра.

[25] В фотографии они называются «проявителями». Наиболее распространенными проявителями являются: растворы сернокислого закиси железа (железа закисного сульфата), пирогаллола, щавелевокислого закиси железа, гидроксиламина, сульфита калия, гидрохинона (последний действует особенно хорошо и очень удобен в употреблении) и т. д. Химические процессы фотографии имеют большой практический и теоретический интерес; но в этой работе было бы невозможно вдаваться в эту специальную отрасль химии, которая пока еще очень мало разработана с теоретической точки зрения. Тем не менее мы остановимся на некоторых сторонах этого предмета, имеющих чисто химический интерес, и особенно на фактах, касающихся подхлорида серебра, Ag2Cl (см. примесь 19), и фотосолей (примесь 23). Нет сомнения в том, что под действием света AgCl темнеет в цвете, уменьшается в весе и, вероятно, образует смесь AgCl, Ag2Cl и Ag. Но выделение полухлорида было осуществлено лишь недавно Гюнтцем с помощью открытого им Ag2F (см. примесь 24). Многие химики (и среди них Ходжкинсон) предполагали, что при разложении AgCl под действием света образуется оксихлорид серебра. Опыты Кэри Ли (1889) и А. Ричардсона (1891) показали, однако, что образующийся продукт вообще не содержит кислорода, и изменение цвета, происходящее под действием света на AgCl, наиболее вероятно объясняется образованием Ag2Cl. Это вещество было выделено Гюнтцем (1891) пропусканием HCl над кристаллами Ag2F. Он также получил Ag2I аналогичным образом, пропуская HI, и Ag2S, пропуская H2S над Ag2F. Ag2Cl лучше всего приготовлять действием треххлористого фосфора на Ag2F. При температуре своего образования Ag2Cl имеет легко меняющийся оттенок с переходами от фиолетово-красного до фиолетово-черного. Под действием света получается аналогичное (изомерное) вещество, которое при нагревании распадается на AgCl + Ag. С цианидом калия Ag2Cl дает Ag + AgCN + KCl, откуда можно вычислить теплоту образования Ag2Cl; она равна 29,7, в то время как теплота образования AgCl равна 29,2 — то есть реакция 2AgCl = Ag2Cl + Cl соответствует поглощению 28,7 больших калорий. Если допустить образование такого соединения под действием света, то очевидно, что энергия света расходуется в вышеуказанной реакции. Кэри Ли (1892) подверг AgCl, AgBr и AgI давлению (конечно, в темноте) в 3000 атмосфер и растиранию с водой в ступке и наблюдал изменение цвета, указывающее на начавшееся разложение, которое облегчается под действием света за счет возникающих молекулярных течений (Лермонтов, Егоров). Изменение цвета галогенных солей серебра под действием света и их способность давать впоследствии видимое фотографическое изображение под действием «проявителей» должны теперь рассматриваться как связанные с разложением AgX, приводящим к образованию Ag2X, а фотосоли различных оттенков следует считать системами, содержащими такие Ag2X. Кэри Ли получал фотосоли такого рода не только под действием света, но и многими другими способами, которые мы перечислим в доказательство того, что они содержат продукты неполного соединения серебра с галогенами (ибо соли Ag2X должны рассматриваться как таковые). Фотосоли были получены: (1) неполным хлорированием серебра; (2) неполным разложением Ag2O или Ag2CO3 путем попеременного нагревания и обработки галогеноводородной кислотой; (3) действием азотной кислоты или Na2S2O3 на Ag2Cl; (4) смешиванием раствора AgNO3 с гидратами FeO, MnO и CrO и осаждением с помощью HCl; (5) действием HCl на продукт, полученный восстановлением цитрата серебра в водороде (примесь 19); и (6) действием молочного сахара на AgNO3 вместе с содой с последующим подкислением с помощью HCl. Все эти реакции должны приводить к образованию продуктов неполного соединения с галогенами и давать фотосоли столь же разнообразной окраски, как и те, которые получаются при действии проявителей на галогенные соли серебра после их освещения.

[25 bis] Чтобы определить момент окончания реакции, к раствору хлорида прибавляют несколько капель раствора K2CrO4. Прежде чем весь хлор осадится в виде AgCl, осадок (после взбалтывания) имеет белый цвет (так как Ag2CrO4 с 2RCl дает 2AgCl); но когда весь хлор осажден, образуется Ag2CrO4, который окрашивает осадок в красновато-бурый цвет. Для получения точных результатов жидкость должна быть нейтральной по лакмусу.

[25 tri] Цианид серебра, AgCN, тесно аналогичен галоидным солям серебра. Он получается подобно хлориду серебра прибавлением цианида калия к нитрату серебра. При этом образуется белый осадок, почти нерастворимый в кипящей воде. Подобно хлориду серебра, он также нерастворим в разбавленных кислотах. Однако он растворяется при нагревании с азотной кислотой, а иодистоводородная и соляная кислоты действуют на него, превращая в хлорид и иодид серебра. Щелочи, однако, не действуют на цианид серебра, хотя они действуют на другие галоидные соли серебра. Аммиак и растворы цианидов щелочных металлов растворяют цианид серебра точно так же, как и хлорид. В последнем случае образуются двойные цианиды — например, KAgC2N2. Эта соль получается в кристаллическом состоянии при выпаривании раствора цианида серебра в цианиде калия. Она гораздо устойчивее самого цианида серебра. Она имеет нейтральную реакцию, не изменяется на воздухе и не пахнет синильной кислотой. Многие кислоты при действии на раствор этой двойной соли осаждают нерастворимый цианид серебра. Металлическое серебро растворяется в растворе цианида калия в присутствии воздуха с образованием той же двойной соли и гидроксида калия, а когда хлорид серебра растворяется в цианиде калия, он образует хлорид калия помимо соли KAgC2N2. Эта двойная соль серебра применяется в серебрении. Для этой цели в ее раствор добавляют цианид калия, так как иначе электрическим током осаждается цианид серебра, а не металлическое серебро. Если погрузить в такой раствор два электрода — один положительный (серебряный), а другой отрицательный (медный), то на последнем будет осаждаться серебро, а серебро положительного электрода будет растворяться жидкостью, которая благодаря этому сохранит в растворе то же количество металла, какое она содержала первоначально. Если вместо отрицательного электрода взять медный предмет, хорошо очищенный от всякой грязи, серебро осадится ровным слоем; это и составляет наиболее часто применяемый на практике способ серебрения мокрым путем. Раствор одной части нитрата серебра в 30–50 частях воды, смешанный с достаточным количеством раствора цианида калия для растворения образовавшегося осадка цианида серебра, дает матовое покрытие серебром, но если взять вдвое больше воды, то та же смесь дает блестящее покрытие.

Серебрение мокрым путем в настоящее время в значительной степени вытеснило старый процесс сухого серебрения, так как этот процесс, заключающийся в растворении серебра в ртути, нанесении амальгамы на поверхность предметов и последующем испарении ртути, имеет тот большой недостаток, что сопровождается ядовитыми парами ртути. Помимо этого существует другой способ серебрения, основанный на прямом вытеснении серебра из его солей другими металлами — например, медью. Медь восстанавливает серебро из его соединений, и выделившееся серебро оседает на меди. Так, раствор хлорида серебра в тиосульфате натрия осаждает покрытие серебра на погруженную в него медную полоску. Лучше всего для этой цели брать чистый сульфит серебра. Он приготовляется смешением раствора нитрата серебра с избытком аммиака и прибавлением насыщенного раствора сульфита натрия, а затем спирта, который осаждает сульфит серебра из раствора. Последний и его растворы очень легко разлагаются медью. Металлическое железо производит такое же разложение, и железные и стальные изделия могут быть весьма легко посеребрены с помощью тиосульфатного раствора хлорида серебра. Более того, медь и подобные металлы могут даже подвергаться серебрению с помощью хлорида серебра; если хлорид серебра с небольшим количеством кислоты растереть по поверхности меди, последняя покрывается слоем серебра, которое она восстановила.

Серебрение применимо не только к металлическим предметам, но также к стеклу, фарфору и т. д. Стекло серебрится для различных целей — например, стеклянные шары, посеребренные изнутри, используются для украшения и имеют зеркальную поверхность. Обычное зеркальное стекло, посеребренное с одной стороны, образует зеркало, которое лучше обычных ртутных зеркал благодаря более правильной цветопередаче изображения вследствие белизны серебра. Для оптических инструментов — например, телескопов — вогнутые зеркала теперь изготавливаются из посеребренного стекла, которому предварительно придана шлифовкой и полировкой требуемая форма. Серебрение стекла основано на том факте, что серебро, восстанавливаемое из определенных растворов, осаждается равномерно в виде совершенно однородного и сплошного, но очень тонкого слоя, образуя блестящую отражающую поверхность. Некоторые органические вещества обладают свойством восстанавливать серебро в таком виде. Наиболее известными среди них являются некоторые альдегиды — например, обычный ацетальдегид, C2H4O, который легко окисляется на воздухе и образует уксусную кислоту, C2H4O2. Это окисление легко происходит и за счет оксида серебра при добавлении к смеси некоторого количества аммиака. Оксид серебра отдает свой кислород альдегиду, и восстановленное из него серебро осаждается в металлическом состоянии в виде равномерного блестящего покрытия. Такое же действие производят некоторые сахаристые вещества и определенные органические кислоты, такие как винная кислота и т. д.

[26] Происходящее при этом явление описывается Стасом следующим образом, с совершенной ясностью и точностью: если оксид или карбонат серебра взвесить в воде и прибавить избыток воды, насыщенной хлором, все серебро переходит в хлорид точно так же, как и в случае оксида или карбоната ртути, и тогда вода помимо избытка хлора содержит только чистую хлорноватистую кислоту без малейшего следа хлорной или хлористой кислоты. Если пропускать ток хлора через воду, содержащую избыток оксида серебра или карбоната серебра при непрерывном взбалтывании жидкости, реакция протекает так же, как и предыдущая; образуются хлорид серебра и хлорноватистая кислота. Но эта кислота недолго остается в свободном состоянии: она постепенно действует на оксид серебра и дает хлорноватистокислое серебро, т. е. AgClO. Если через некоторое время ток хлора прекратить, но продолжать взбалтывание, жидкость теряет свой характерный запах хлорноватистой кислоты, сохраняя при этом свое энергичное обесцвечивающее свойство, так как образующееся хлорноватистокислое серебро легко растворимо в воде. В присутствии избытка оксида серебра эту соль можно хранить в течение нескольких дней без разложения, но она чрезвычайно нестойка, когда избыток оксида или карбоната серебра отсутствует. Покуда раствор хлорноватистокислого серебра взбалтывается с оксидом серебра, он сохраняет свою прозрачность и отбеливающее свойство, но как только ему дают отстояться и оксид серебра оседает, он быстро мутнеет и выделяет крупные хлопья хлорида серебра, так что осевший черный оксид серебра покрывается белым осадком. Жидкость при этом теряет свои отбеливающие свойства и содержит в растворе хлорноватокислое серебро, т. е. AgClO3, обладающее слабощелочной реакцией вследствие присутствия небольшого количества растворенного оксида. Таким образом, последовательно совершающиеся реакции могут быть выражены уравнениями:

6Cl2 + 3Ag2O + 3H2O = 6AgCl + 6HClO; 6HClO + 3Ag2O = 3H2O + 6AgClO; 6AgClO = 4AgCl + 2AgClO3.

Отсюда Стас дает следующий способ получения хлорноватокислого серебра: медленный ток хлора заставляют действовать на оксид серебра, взвешенный в воде, которая поддерживается в состоянии непрерывного взбалтывания. Взбалтывание продолжают и после прекращения подачи хлора, для того чтобы свободная хлорноватистая кислота перешла в хлорноватистокислое серебро, и получившийся раствор хлорноватистокислой соли сливают с осадка избытка оксида серебра. Этот раствор самопроизвольно разлагается на хлорид и хлорат серебра. Чистое хлорноватокислое серебро, AgClO3, не изменяется под действием света. Соль готовят к дальнейшему использованию высушиванием ее в сухом воздухе при 150°. Во время сушки необходимо предотвращать доступ каких-либо органических веществ; это делается путем фильтрования воздуха через вату и пропускания его над слоем раскаленного оксида меди.

[26 bis] Результаты определений Стаса были недавно пересчитаны, и в них были внесены определенные поправки. Мы приводим в тексте средние результаты вычислений ван дер Плаатса и Томсена, а также в таблице III, пренебрегая сомнительными тысячеми.

[27] Эта гипотеза, для установления или опровержения которой было предпринято столько исследований, чрезвычайно важна и вполне заслуживает уделенного ей внимания. Действительно, если бы оказалось, что атомные веса всех элементов могут быть выражены целыми числами по отношению к водороду или если бы они по крайней мере оказались соизмеримы друг с другом, то можно было бы с уверенностью утверждать, что элементы при всей их разнородности образованы из одного материала, сгущенного или сгруппированного различными способами в устойчивые и при известных условиях неразложимые группы, которые мы называем атомами элементов. Сначала предполагалось, что все элементы суть не что иное, как сгущенный водород, но когда выяснилось, что атомные весы элементов не могут быть выражены целыми числами по отношению к водороду, все же оставалось возможным вообразить существование некоторого вещества, из которого образовались как водород, так и все прочие элементы. Если бы выяснилось, что четыре атома этого вещества составляют атом водорода, то атом хлора предстал бы состоящим из 142 атомов этого вещества, вес атом которого был бы равен 0,25. Но в этом случае атомы всех элементов должны выражаться целыми числами по отношению к весу атома этого первоначального материала. Предположим, что атомный вес этого материала равен единице, тогда все атомные весы должны быть выразимы целыми числами относительно этой единицы. Так, атом одного элемента, допустим, будет весить m, а другого — n, но, поскольку и m, и n должны быть целыми числами, отсюда следует, что атомные весы всех элементов были бы соизмеримы. Но достаточно бросить взгляд на результаты, полученные Стасом, и убедиться в их точности, особенно для серебра, чтобы полностью разрушить или по крайней мере сильно пошатнуть эту заманчивую гипотезу. Мы должны поэтому отказаться от учения о построении известных нам элементов из единого вещества. Эта гипотеза не подтверждается ни какими-либо известными превращениями (ибо один элемент никогда не был превращен в другой элемент), ни соизмеримостью атомных весов элементов. Хотя гипотеза образования всех элементов из единого вещества (для которого Крукс предложил название протил) весьма привлекательна своей всеохватностью, ее нельзя ни опровергнуть, ни принять за неимением достаточных данных. Мариньяк старался, однако, преодолеть заключения Стаса относительно несоизмеримости атомных весов, предполагая, что в его определениях, как и в определениях всех других наблюдателей, имелись незамеченные ошибки, совершенно не зависящие от способа наблюдения, — например, можно было бы предположить, что нитрат серебра представляет собой неустойчивое вещество, которое изменяется при нагреваниях, выпариваниях и других процессах, которым оно подвергается в реакциях для определения соединительного веса серебра. Можно было бы предположить, например, что нитрат серебра содержит какую-то примесь, которая не может быть удалена никакими средствами; можно было бы также предположить, что часть элементов азотной кислоты выделяется при выпаривании раствора нитрата серебра (вследствие разлагающего действия воды) и при его плавлении, и что мы имеем дело не с нормальным нитратом серебра, а со слабоосновной солью или, быть может, с избытком азотной кислоты, который не может быть удален из соли. В этом случае наблюдаемый соединительный вес будет относиться не к действительно определенному химическому соединению, а к некоторой смеси, для которой не существует каких-либо совершенно точных соединительных отношений. Мариньяк подкрепляет это положение тем фактом, что выводы Стаса и других наблюдателей относительно соединительных весов, определенных с наивысшей точностью, очень близко сходятся с положением о соизмеримости атомных весов, — например, соединительный вес серебра оказался равным 107,93, так что он отличается всего на 0,08 от целого числа 108, которое обычно принимается для серебра. Соединительный вес иода оказался равным 126,85 — то есть он отличается от 127 на 0,15. Соединительные веса натрия, азота, брома, хлора и лития еще ближе к целым или круглым числам, обычно принимаемым. Но положение Мариньяка едва ли выдержит критику. Действительно, если выразить определенные Стасом соединительные весы элементов по отношению к водороду, приближение этих весов к целым числам исчезает, так как одна часть водорода в действительности соединяется не с 16 частями кислорода, а с 15,92 частями, и поэтому мы получим, принимая H = 1, не вышеприведенные цифры, а для серебра — 107,38, для брома — 79,55, величины, которые еще дальше отстоят от целых чисел. Кроме того, если бы положение Мариньяка было верно, соединительный вес серебра, определенный одним методом — например, анализом хлората серебра в сочетании с синтезом хлорида серебра, — не согласовался бы хорошо с соединительным весом, определенным другим методом — например, посредством анализа иодата серебра и синтеза иодида серебра. Если в одном случае могла быть получена основная соль, в другом случае могла бы получиться кислая соль. Тогда анализ кислой соли дал бы иные результаты, чем анализ основной соли. Таким образом, доводы Мариньяка не могут служить опорой для защиты гипотезы Праута.

В заключение я считаю не неуместным привести следующий отрывок из доклада, прочитанного мной в Химическом обществе в Лондоне в 1889 году (Приложение II) и относящегося к гипотезе о сложности элементов, признаваемых в химии, вследствие того факта, что многие пытались применить периодический закон для оправдания этой идеи, «восходящей к глубокой древности, когда находили удобным допускать существование многих богов, но лишь одной материи».

«Когда мы пытаемся объяснить происхождение идеи единой первичной материи, мы легко прослеживаем, что при отсутствии дедукций из эксперимента она берет свое начало из научно-философской попытки обнаружить какое-то единообразие в необъятном разнообразии индивидуальностей, видимых нами вокруг. В классические времена такая тенденция могла удовлетворяться лишь представлениями о нематериальном мире. Что касается материального мира, наши предки были вынуждены прибегнуть к некоторой гипотезе и приняли идею единства в формообразующем материале, поскольку были не в состоянии развить какую-либо иную возможную концепцию единства для увязывания многообразных отношений материи. Отвечая на ту же законную научную тенденцию, естествознание обнаружило во всей вселенной единство плана, единство сил и единство материи; и убедительные выводы современной науки заставляют каждого признать эти виды единства. Но допуская единство во многом, мы тем не менее должны также объяснить индивидуальность и видимое разнообразие, которое мы не можем не замечать повсюду. В древности было сказано: "Дайте нам точку опоры, и мы легко сдвинем землю". Так же и мы должны сказать: "Дайте нам нечто индивидуализированное, и видимое разнообразие станет легко понятным". Иначе как могло бы единство породить множество».

«После долгих и кропотливых исследований естествознание открыло индивидуальности химических элементов и потому способно теперь не только анализировать, но и синтезировать; оно может понять и охватить общность и единство, равно как и индивидуализированное и многообразное. Общее и универсальное, подобно времени и пространству, подобно силе и движению, изменяются равномерно. Равномерное допускает интерполяции, выявляющие каждую промежуточную фазу; но многожное, индивидуализированное — такое как мы сами, или химические элементы, или члены особой периодической функции элементов, или кратные отношения Дальтона — характеризуется иначе. Мы видим в нем — бок о бок с общим связующим принципом — скачки, разрывы непрерывности, точки, ускользающие от анализа бесконечно малого, отсутствие полных промежуточных звеньев. Химия нашла ответ на вопрос о причинах множественности, и, сохраняя концепцию многих элементов, подчиненных дисциплине общего закона, она предлагает выход из индийской нирваны — поглощения в универсальном — заменяя ее индивидуализированным. Однако место для индивидуальности настолько ограничено всеохватывающим, всемогущим универсальным, что оно является лишь точкой опоры для понимания множественности в единстве».

[28] Можно было ожидать, исходя из периодического закона и аналогий с рядами железа, кобальта, никеля, меди, цинка, что атомные веса элементов ряда осмия, иридия, платины, золота, ртути будут возрастать в этом порядке, и во время установления периодического закона (1869) определения Берцелиуса, Розе и других давали следующие значения атомных весов: Os = 200, Ir = 197, Pt = 198, Au = 196, Hg = 200. Оправдание ожиданий периодического закона было дано, во-первых, новыми определениями (Зейберта, Дитмара и Артура) атомного веса платины, который оказался близким к 196, если O = 16 (как предлагают Мариньяк, Браунер и другие); во-вторых, тем фактом, что Зейберт доказал, что атомный вес осмия действительно меньше атомного веса платины и приблизительно равен Os = 191; и, в-третьих, тем фактом, что после исследований Крюсса, Торпа и Лори не осталось сомнений в том, что атомный вес золота больше атомного веса платины, а именно близок к 197.

[28 bis] В главе XXII (примесь 40) мы привели термохимические данные для некоторых соединений меди типа CuX2; теперь мы приведем некоторые данные для соединений одновалентной меди (купросоединений) типа CuX, которые представляют аналогию с соответствующими соединениями AgX и AuX, причем некоторые из них исследованы Томсеном в его классическом труде «Thermochemische Untersuchungen» (т. III, 1883). Данные приводятся так же, как и в вышеупомянутой примеси:

R = Cu Ag Au

R + Cl +33 +29 +6

R + Br +25 +23 0

R + I +16 +14 -6

R + O +41 +6 -?

Таким образом, мы видим, во-первых, что золото, обладающее гораздо меньшим сродством, чем Ag, выделяет значительно меньше тепла, чем эквивалентное количество меди при образовании того же соединения, и, во-вторых, что соединение меди с одним атомом кислорода выделяет больше тепла, чем ее соединение с одним атомом галогена, в то время как у серебра наблюдается обратная картина. Это связано с тем фактом, что Cu2O устойчивее по отношению к нагреванию, чем Ag2O.

[29] Тяжелые атомы и молекулы, хотя они и могут представлять много точек аналогии, легче изолируются; так, C16H32, хотя подобно C2H4 оно соединяется с Br2 и имеет сходный состав, реагирует все же со значительно большим трудом, чем C2H4, и в этом отношении оно похоже на золото; тяжелые атомы и молекулы, так сказать, инертны и уже насыщены сами по себе. Золото в высшей степени окисления, Au2O3, обнаруживает слабые основные свойства и слабо выраженные кислотные свойства, так что этот оксид золота, Au2O3, может быть отнесен к классу слабых кислотных оксидов, подобно платиновой кислоте (оксиду платины). Этого не наблюдается у высших известных оксидов меди и серебра. Но в низшей степени окисления, закись золота (оксид золота I), Au2O, золото, подобно серебру и меди, проявляет основные свойства, хотя они и не очень ярко выражены. В этом отношении оно стоит очень близко по своим свойствам, хотя и не по типам соединения (AuX и AuX3), к платине (PtX2 и PtX4) и ее аналогам.

Общие химические характеристики золота и его соединений до сих пор исследованы не полностью. Отчасти это объясняется тем, что из-за недоступности этого металла для работы с большими количествами было предпринято очень мало исследований соединений золота. Поскольку атомный вес золота высок (Au = 197), приготовление его соединений требует брать его в больших количествах, что служит препятствием для его полного изучения. Поэтому факты, касающиеся истории этого металла, редко отличаются той точностью, с которой установлены многие факты относительно других элементов, более доступных и давно известных в употреблении.

[29 bis] Сонштадт (1872) показал, что морская вода помимо серебра всегда содержит золото. Мюнстер (1892) показал, что вода норвежских фьордов содержит около 5 миллиграммов золота на тонну (или 5 миллиардных долей) — то есть количество, заслуживающее практического внимания, и я думаю, что уже можно сказать, учитывая неизмеримое количество морской воды, со временем будут найдены средства для прибыльного извлечения золота из морской воды путем приведения ее в соприкосновение с веществами, способными осаждать золото на своей поверхности. Первые попытки могли бы быть предприняты при извлечении соли из морской воды, и так как общее количество морской воды можно принять примерно равным 2 000 000 000 000 000 000 тонн, отсюда следует, что она содержит около 10 000 миллионов тонн золота. Годовое производство золота составляет около 200 тонн для всего мира, из которых около четверти добывается в России. Предполагается, что золото растворено в морской воде благодаря присутствию иодидов, которые под действием животный организмов выделяют свободный иод. Считается (как упоминает профессор Коновалов в своем труде «Промышленность Соединенных Штатов», 1894), что иод облегчает растворение золота, а органические вещества — его осаждение. Эти факты и соображения до некоторой степени объясняют распределение золота в жилах или трещинах пород, заполненных преимущественно кварцем, поскольку имеются достаточные основания предполагать некогда бывшее дно океана у этих пород. Р. Дентри, а впоследствии Уилкинсон показали, что органические вещества — например, пробка — и пириты способны осаждать золото из его растворов в той металлической форме и в том состоянии, в каком оно встречается в кварцевых жилах, где (особенно в более глубоких частях жильных залежей) золото часто обнаруживается на поверхности пиритов, главным образом мышьякового колчедана. Казанцев (в Екатеринбурге, 1891) даже предполагает, исходя из распределения золота в этих пиритах, что оно находилось в растворе в виде соединения сульфида золота и сульфида мышьяка, когда оно проникало в жилы. Исходя из таких соображений, происхождение жильного и колчеданного золота в настоящее время приписывается реакции растворов этого металла, остатки которых видны в золоте, присутствующем и поныне в морской воде.

[30] Однако в последнее время, особенно примерно с 1870 года, когда хлор (в виде раствора газа или хлорной извести) и бром стали применяться для извлечения мелкораздробленного золота из бедных руд (предварительно прокаленных для удаления мышьяка и серы и окисления железа), извлечение золота из кварца и пиритов мокрым путем увеличивается из года в год и начинает равняться количеству, извлекаемому из россыпных месторождений. С девяностых годов цианистый процесс (глава XIII, примесь 13 bis) занял важное место среди мокрых методов извлечения золота из его руд. Он заключается в заливке измельченной руды (которая не нуждается в прокалывании, тогда как прокалывание обязательно при процессе хлорирования, так как иначе хлор расходуется на окисление серы, мышьяка и т. д.) слабым раствором цианистого калия (около 500 частей воды и от 1 до 4 частей цианистого калия на 1000 частей руды, причем количество цианида зависит от богатства руды) и его смесью с NaCN (см. глава XIII, примесь 12). Золото растворяется очень быстро даже из пиритов, где оно обычно находится на поверхности в столь мелких и прочно пристающих частичках, что они либо не могут быть смыты механически, либо, что гораздо чаще, уносятся током воды и не могут быть пойманы механическими средствами или ртутью, используемой для улавливания золота на желобах. Хлорирование уже давало возможность извлекать мельчайшие частицы золота; но цианистый процесс позволяет обрабатывать такие пириты, которые едва ли могли быть переработаны другими средствами. Обработка измельченной руды раствором KCN ведется в простых деревянных чанах (покрытых парафином или дегтем) с возможно большей быстротой (чтобы раствор KCN не успел измениться) методом систематического выщелачивания и заканчивается за 10–12 часов. Получающийся раствор золота, содержащий AuK(CN)2, разлагается либо свежеприготовленной цинковой пылью (но при оседании золота на Zn цианистый раствор реагирует на Zn с выделением H2 и образованием ZnH2O2), либо натриевой амальгамой, приготовляемой в момент реакции действием электрического тока на раствор NaHO, налитый в сосуд, частично погруженный в ртуть (при этом NaCN постоянно возобновляется). Серебро в руде переходит в раствор вместе с золотом, как и при амальгамации.

[31] Но частицы золота иногда бывают настолько малы, что при промывке значительная их часть теряется. В таких случаях выгодно прибегать к извлечению с помощью хлора и KCN (Примечание 30).

При обсуждении извлечения золота уместно сделать следующие замечания:

В Калифорнии пользуются водой, поступающей с больших высот, чтобы создать мощный напор, которым породы размываются напрямую, что позволяет избежать большей части механического труда, необходимого при разработке этих месторождений.

Последние остатки золота иногда извлекают из песка путем промывки ртутью, которая растворяет золото. Песок, смешанный с водой, во время промывки приводят в соприкосновение со ртутью. Затем ртуть отгоняют перегонкой.

Многие сернистые руды, даже пириты, содержат небольшое количество золота. Соединения золота с висмутом, BiAu2, теллуром, AuTe2 (кальверит) и др. встречаются, хотя и редко.

Среди минералов, сопровождающих золото и по которым можно ожидать присутствия золота, следует упомянуть белый кварц, титанистый и магнитный железняки, а также следующие, встречающиеся реже: циркон, топаз, гранат и т. п. Концентрированные золотые промывки сначала подвергают механической обработке, а полученное нечистое золото перерабатывают на чистое различными методами. Если золото содержит значительное количество посторонних металлов, особенно свинца и меди, его иногда подвергают купелированию, подобно серебру, с тем чтобы окисляемые металлы поглощались капелью в виде оксидов, но во всех случаях золото получается вместе с серебром, так как последний металл также не окисляется. Иногда золото извлекают с помощью ртути, то есть амальгамацией (а впоследствии ртуть отгоняют перегонкой), либо плавкой со свинцом (который затем удаляют окислением) и процессами, подобными тем, что применяются для извлечения серебра, поскольку золото, подобно серебру, не окисляется, растворяется в свинце и ртути и нелетуче. Если медь или какой-либо другой металл содержит золото и используется в качестве анода, на катоде осаждается чистая медь, в то время как все золото остается на аноде в виде шлама. Этот метод часто с лихвой окупает все затраты на процесс, так как помимо золота дает чистую электролитическую медь.

[31 бис] Шоттлендер (1893) получил золото в растворимой коллоидной форме (раствор имеет фиолетовый цвет) действием смеси растворов ацетата церия и NaHO на раствор AuCl3. Золото выделяется из такого раствора точно так же, как Ag из упомянутого выше раствора коллоидного серебра. В растворе всегда остается некоторое количество высшего оксида церия, CeO2, — то есть золото восстанавливается за счет перевода церия в более высокую степень окисления. Кроме того, Крюсс и Гофман показали, что сульфид золота, осажденный действием H2S на раствор AuKCy2, смешанный с HCl, после надлежащего промывания легко переходит в коллоидный раствор (подобно As2S3, CuS и др., глава I, примечание 57).

[31 три] Сусальное золото используется для золочения дерева (кожи, картона и т. п., на которые оно наклеивается с помощью лака и т. д.) и имеет толщину около 0,003 миллиметра. Его получают из тонких листиков (весом вначале около ¼ г на квадратный дюйм), прокатываемых между золотыми валками, путем постепенного проковывания их (пакетами по несколько штук одновременно) между листами влажного (но не мокрого) пергамента, а затем, после разрезания на четыре части, между специально подготовленной мембраной, которая при надлежащей степени влажности не рвется и не слипается от ударов молотка.

[32] Образование сплавов Cu + Zn, Cu + Sn, Cu + Bi, Cu + Sb, Pb + Sb, Ag + Pb, Ag + Sn, Au + Zn, Au + Sn и др. сопровождается сжатием (и выделением теплоты). Образование сплавов Fe + Sb, Fe + Pb, Cu + Pb, Pb + Sn, Pb + Sb, Zn + Sb, Ag + Cu, Au + Cu, Au + Pb происходит с некоторым увеличением объема. Что касается сплавов золота, то можно упомянуть, что золото лишь незначительно растворяется в ртути (около 0,06 вес. %, Дадли, 1890); оставшаяся часть образует зернистый сплав, состав которого точно не определен. Алюминий (и кремний) также обладают способностью образовывать сплавы с золотом. Присутствие небольшого количества алюминия значительно снижает температуру плавления золота (Робертс-Остен, 1892); так, добавление 4 % алюминия снижает ее на 14°,28, а добавление 10 % Al — на 41°,7. Последний сплав имеет белый цвет. Сплав AuAl2 обладает характерным пурпурным цветом, и его температура плавления на 32°,5 выше температуры плавления золота, что указывает на него как на определенное соединение двух металлов. Температуры плавления сплавов, более богатых Al, постепенно падают до 660° — то есть ниже температуры плавления алюминия (665°).

Хейкок и Невилл (1892), изучая тройные сплавы Au, Cd и Sn, обнаружили у золота тенденцию давать соединения с Cd и, запаяв смесь Au и Cd в трубке, из которой был откачан воздух, и нагрев ее, получили серый кристаллический хрупкий определенный сплав AuCd.

[32 бис] Кальдерон (1892) по просьбе некоторых ювелиров исследовал причину своеобразного изменения, иногда обнаруживаемого на поверхности изделий из матового золота: на них появляются буроватые и черноватые пятна, которые со временем увеличиваются и меняют форму. Он пришел к выводу, что эти пятна обусловлены появлением и развитием на золоте специфических микроорганизмов (Aspergillus niger и Micrococcus cimbareus), споры которых в изобилии были обнаружены на вате, в которой хранились золотые изделия.

[33] Хлористое олово как восстановитель также действует на хлорное золото и дает красный осадок, известный под названием кассия пурпура. Это вещество, которое, вероятно, содержит смесь или соединение закиси золота и оксида олова, используется в качестве красного пигмента для фарфора и стекла. Щавелевая кислота при нагревании восстанавливает металлическое золото из его солей, и этим свойством можно воспользоваться для выделения его из растворов. Окисление, происходящее при этом в присутствии воды, может быть выражено следующим уравнением: 2AuCl3 + 3C2H2O4 = 2Au + 6HCl + 6CO2. Почти все органические вещества обладают восстанавливающим действием на золото, и растворы золота оставляют на коже фиолетовое пятно.

Хлорное золото, подобно хлорной платине, отличается отчетливо развитым свойством образовывать двойные соли. Эти двойные соли, как правило, принадлежат к типу AuMCl4. Упомянутое выше соединение хлорного золота с соляной кислотой очевидно принадлежит к тому же типу. Соединения 2KAuCl4,5H2O, NaAuCl4,2H2O, AuNH4Cl4,H2O, Mg(AuCl4)2,2H2O и им подобные легко кристаллизуются в виде хорошо сформированных кристаллов. Уэллс, Уиллер и Пенфилд (1892) получили RbAuCl4 (желтовато-красное) и CsAuCl4 (золотисто-желтое), а также соответствующие бромиды (темноокрашенные). AuBr3 чрезвычайно похож на хлорид. Цианистое золото легко получается в виде двойной соли калия, KAu(CN)4, путем смешивания насыщенных горячих растворов цианистого калия с хлорным золотом и последующего охлаждения.

[34] Если прибавить аммиак к раствору хлорного золота, образуется желтый осадок так называемого гремучего золота, который содержит золото, хлор, водород, азот и кислород, однако его формула с достоверностью не известна. Вероятно, это своего рода аммиачно-металлическое соединение, Au2O3,4NH3, или амид (подобно соединению ртути). Этот осадок взрывается при 140°, но если его оставить в присутствии растворов, содержащих аммиак, он теряет весь хлор и становится невзрывчатым. В таком виде ему приписывают состав Au2O3,2NH3,H2O, но это неточно. Сернистое золото, Au2S3, получается действием сероводорода на раствор хлорного золота, а также непосредственно сплавлением серы с золотом. Оно обладает кислотным характером и потому растворяется в сульфидах натрия и аммония.

[35] Множество двойных солей закиси золота принадлежит к типу AuX — например, цианид, соответствующий типу AuKX2, подобно PtK2X4, с которым мы познакомились в прошлой главе. Перечислим некоторых представителей этого класса соединений. Если хлорное золото, AuCl3, смешать с раствором тиосульфата натрия, золото переходит в бесцветный раствор, который выделяет бесцветные кристаллы, содержащие двойной тиосульфат золота и натрия, легко растворимые в воде, но осаждаемые спиртом. Состав этой соли есть Na3Au(S2O3)2,2H2O. Если тиосульфат натрия представить в виде NaS2O3Na, то рассматриваемая двойная соль будет иметь вид AuNa(S2O3Na)2,2H2O в соответствии с типом AuNaX2. Раствор этой бесцветной и легко кристаллизующейся соли имеет сладкий вкус, и золото из него не отделяется ни сернокислым закисным железом, ни щавелевой кислотой. Эта соль, известная под названием соли Фордо и Жели, применяется в медицине и фотографии. Вообще закись золота обнаруживает явную склонность к образованию подобных двойных солей, как мы видели также на примере PtX2 — например, она образует подобные соли с сернистой кислотой. Так, если раствор сульфита натрия постепенно прибавлять к раствору оксида золота в гидроксиде натрия, образующийся вначале осадок вновь растворяется с образованием бесцветного раствора, содержащего двойную соль Na3Au(SO3)2 = AuNa(SO3Na)2. Раствор этой соли при смешивании с хлоридом бария дает вначале осадок сульфита бария, а затем красный двойной солевой осадок бария, который соответствует вышеупомянутой соли натрия.

Кислородное соединение типа AuX, закись золота, Au2O, получается в виде зеленовато-фиолетового порошка при смешивании хлористого золота с хлоридом калия на холоде. С соляной кислотой этот оксид дает золото и хлорное золото, а при нагревании легко распадается на кислород и металлическое золото.

ПРИЛОЖЕНИЕ I

ПОПЫТКА ПРИМЕНИТЬ К ХИМИИ ОДИН ИЗ ПРИНЦИПОВ НАТУРАЛЬНОЙ ФИЛОСОФИИ НЬЮТОНА

Профессора МЕНДЕЛЕЕВА

A LECTURE DELIVERED AT THE ROYAL INSTITUTION OF GREAT BRITAIN ON FRIDAY, MAY 31, 1889

Природа, казавшаяся древним инертной, предстала перед нами полной жизни и деятельности. Убеждение в том, что движение пронизывает все вещи, которое впервые утвердилось в отношении звездного мира, теперь распространилось и на невидимый мир атомов. Едва человеческий разум отказал Земле в фиксированном положении и пустил ее по орбите в пространстве, как возникло стремление неподвижно зафиксировать солнце и звезды. Но астрономия доказала, что солнце с неизменной регулярностью движется сквозь усеянную звездами вселенную со скоростью около 50 километров в секунду. Среди так называемых неподвижных звезд теперь различают разнообразные изменения и различные порядки движения. Свет, теплота, электричество — подобно звуку — оказались видами движения; осознанием этого факта современная наука обязана тем силам, которые использовались с таким блестящим успехом и которые были столь ясно изложены за этим лекционным столом Фарадеем и его преемниками. Подобно тому как в воображении Данте невидимый воздух населился духовными существами, так перед глазами усердных исследователей, и особенно перед глазами Клерка Максвелла, невидимая масса газов населилась частицами: их быстрые движения, столкновения и удары стали настолько очевидны, что казалось почти возможным сосчитать удары и определить многие особенности или законы их столкновений. Факт существования этих невидимых движений можно сразу сделать очевидным, продемонстрировав разницу в скорости диффузии через пористые тела легких и быстро движущихся атомов водорода и более тяжелых и вялых частиц воздуха. Внутри масс жидких и твердых тел мы были вынуждены признать существование постоянного, хотя и ограниченного движения их конечных частиц, ибо в противном случае было бы невозможно объяснить, например, знаменитые опыты Грэма по диффузии через жидкие и коллоидные вещества. Если бы в наше время не было веры в молекулярное движение в твердых телах, мог ли знаменитый Спринг надеяться достичь какого-либо результата путем смешивания тщательно высушенных порошков поташа, селитры и ацетата натрия с целью вызвать путем давления химическую реакцию между этими веществами посредством взаимообмена их металлов, и получить, на убеждение неверующих, смесь двух гигроскопичных, хотя и твердых солей — нитрата натрия и ацетата калия?

В этих невидимых и на вид хаотичных движениях, простирающихся от звезд до мельчайших атомов, царит, однако, гармоничный порядок, который обычно принимают за полный покой, но который на самом деле является следствием сохранения того динамического равновесия, что было впервые распознано гением Ньютона и прослежено его преемниками в детальном анализе частных следствий великого обобщения, а именно — относительной неподвижности посреди всеобщего и деятельного движения.

Но невидимый мир химических изменений тесно аналогичен видимому миру небесных тел, поскольку наши атомы образуют обособленные части невидимого мира, подобно тому как планеты, спутники и кометы образуют обособленные части вселенной астронома; следовательно, наши атомы можно сравнить с солнечными системами или с системами двойных или одиночных звезд: например, аммиак (NH3) можно представить самым простым образом, если предположить солнце — азот, окруженное своими планетами — водородом; а поваренную соль (NaCl) можно рассматривать как двойную звезду, образованную натрием и хлором. Кроме того, теперь, когда признана неразрушимость элементов, химические изменения нельзя объяснить иначе как изменениями движения, а порождение химическими реакциями гальванических токов, света, теплоты, давления или энергии пара наглядно демонстрирует, что процессы химического взаимодействия неразрывно связаны с огромными, хотя и невидимыми перемещениями, берущими начало в движениях атомов в молекулах. Астрономы и естествоиспытатели, изучая видимые движения небесных тел и материи на Земле, поняли и оценили значение этого запаса энергии. Но химику пришлось идти обратным путем. Наблюдая в физических и механических явлениях, сопровождающих химические реакции, количество энергии, проявляемое атомами и молекулами, он вынужден признать, что внутри молекул существуют находящиеся в движении атомы, наделенные энергией, которая, подобно самой материи, не создается заново и не может быть уничтожена. Поэтому в химии мы должны искать динамическое равновесие не только между молекулами, но также и в их среде — среди их составляющих атомов. Многие условия такого равновесия определены, но многое еще предстоит сделать, и нередко даже в наши дни можно встретить химиков, которые забывают о возможности движения внутри молекул и потому представляют их находящимися в состоянии мертвенной неподвижности.

Химические соединения происходят с такой легкостью и быстротой, обладают столькими особыми характеристиками и так многочисленны, что их простота и порядок долгое время были скрыты от исследователей. Симпатия, родство, все капризы или все причуды человеческих взаимоотношений казались нашедшими полные аналогии в химических соединениях, но с тем отличием, что характеристики материальных веществ — например, серебра или любого другого тела — остаются неизменными при любом дроблении от крупнейших масс до мельчайших частиц, и следовательно, эти характеристики должны быть свойствами самих частиц. Но мир небесных светил казался столь же причудливым при первом знакомстве человека с ним, до такой степени, что астрологи воображали связь между индивидуальностями людей и соединениями планет. Благодаря гению Лавуазье и Дальтона человек сумел в невидимом мире химических соединений распознать законы столь же простого порядка, какие Коперник и Кеплер доказали для планетарной вселенной. Человек открыл и продолжает каждый час открывать то, что остается неизменным в химической эволюции, и то, как происходят изменения в комбинациях неизменяемого. Он научился предсказывать не только возможные комбинации, которые могут произойти, но также самое существование атомов неизвестных простых веществ, а кроме того, преуспел в бесчисленных практических применениях своих знаний к великой пользе своего рода, и добился этого несмотря на то, что понятия симпатии и сродства по-прежнему сохраняют сильную жизнеспособность в науке. В настоящее время мы не можем применить принципы Ньютона к химии, поскольку почва для этого только теперь подготавливается. Невидимый мир химических атомов все еще ждет создателя химической механики. Для него наша эпоха собирает массу материалов, индукций хорошо усвоенных фактов и разносторонних выводов, подобных тем, что существовали для астрономии и механики во времена Ньютона. Полезно также помнить, что Ньютон посвятил много времени химическим опытам и, размышляя над вопросами небесной механики, неотступно имел в виду взаимное действие тех бесконечно малых миров, которые участвуют в химических превращениях. По этой причине, а также для поддержания единства законов, мне кажется, что мы должны в первую очередь стремиться согласовать различные фазы современных химических теорий с бессмертными принципами ньютоновской натуральной философии и тем самым ускорить наступление истинной химической механики. Пусть вышеизложенные соображения служат мне оправданием для попытки выступить поборником универсальности принципов Ньютона, которые, как я полагаю, способны охватить любое явление во вселенной — от вращения неподвижных звезд до взаимообменов химических атомов.