О неопределенных химических соединениях


Д. И. Менделеев. Курс лекций. (По изд. 1864г.) OCR Biografia.Ru

вернуться в оглавление раздела...

О НЕОПРЕДЕЛЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯХ

Почти ни один химический процесс не обходится без образования неопределенных химических соединений. Поэтому мы и обращаемся к ним вслед за изложением основных стехиометрических законов. Мы прежде всего докажем, что неопределенные соединения суть истинные химические соединения. Вслед за Дюма, большинство исследователей не признает за неопределенными соединениями истинной природы химических соединений, a считает причиной их образования силу, промежуточную между силой сцепления и силой сродства.
Почти все до времени знаменитого спора Бертолле c Прустом не полагали разницы между обоими классами явлений. Да и вся природа неопределенных соединений и совокупность всех явлений при их образовании говорят против такого разделения. Прежде всего — это их однородность, и это так очевидно, что не требует комментариев; но самое главное — между истинными химическими соединениями и неопределенными нет возможности положить границы сколько-нибудь заметной. Оба рода соединений в своих представительных типах далеко расходятся, но переход между ними незаметен.
Химическую силу притяжения мы можем представить себе как силу, сближающую атомы. Через эту силу атомы приобретают скорость и, когда доходят до предела, дальше которого они не могут двигаться, движение их, которое не может пропадать (как материя не пропадает, так и движение не пропадает, а только видоизменяется), превращается из видимого, телесного, в невидимое, молекулярное. Это последнее обнаруживается для наших чувств в виде отделения теплоты. Очевидно, что чем напряженнее будет первоначальная скорость сближения, чем больше будет сила, обусловливающая это движение, тем больше отделится тепла, измеряемого не градусами термометра, а единицами теплоты.
Следовательно, по количеству тепла, отделяющегося при образовании соединений, мы до некоторой степени судим о напряжении силы химического притяжения. Возьмем какой-нибудь случай соединения, например железа и меди с кислородом. При окислении железа выделяется больше тепла, чем при окислении меди, следовательно, притяжение кислорода к меди должно быть слабее, в чем и убеждаемся действительно, коль скоро железо разлагает окись меди в ее растворах.
Таким образом, причина образования теплоты при химических соединениях весьма ясна, Если два тела не имеют друг к другу чисто химического притяжения, то при смешении их, конечно, при обстоятельствах, благоприятствующих соединению, не может выделяться тепло.
Известно, что при образовании неопределенных соединений, например, весьма многих растворов (селитры, нашатыря, роданистого калия в воде) не происходит отделения тепла, а напротив, замечается поглощение его. Отсюда и заключили, что будто бы неопределенные соединения не могут назваться истинно химическими.
Итак, первой причиной разделения неопределенных и определенных соединений служит, по-видимому, то обстоятельство, что при образовании неопределенных соединений не происходит отделения тепла. Но если рассматривать совокупность всех теплородных явлений, которые должны происходить при образовании всяких химических соединений вообще, то увидим, что выражаться подобным образом нельзя. При образовании всякого определенного или неопределенного соединения в одно и то же время существуют причины отделения тепла и его поглощения. Во-первых, самым общим спутником образования соединений будет диффузия, т. е. проникновение одного тела в другое: при соединении двух и более тел эти тела проникают друг в друга и получается однородное целое, занимающее объем больший, нежели занимало каждое тело в отдельности, до соединения. А так как каждое из них равномерно распространено в этом сложном объеме, то, следовательно, оба они должны расшириться.
Итак, если при химическом соединении происходит расширение, то вот первая причина поглощения тепла, если устранить все другое, то каждое химическое соединение должно было бы сопровождаться поглощением ла. Однако когда мы замечаем при образовании соединения повышение температуры, т. е. отделение тепла, то наблюдаемое нами количество отделившегося тепла есть разность между количеством, действительно отделившимся вследствие остановки движения стягиваемых химическим притяжением соединяющихся частиц, и количеством, поглощенным вследствие расширения (т. е. вследствие зависящей от расширения прибыли в теплоемкости тел соединенных).
Таким образом, наши наблюдения над образованием тепла никак не могут действительно выражать ни степени химического притяжения, ни степени поглощения тепла от взаимного проникновения тел. В одном случае нам будет казаться только отделение тепла, в других — только поглощение. Однако в последнем случае мы не можем утверждать, чтоб в то же время не происходило и отделения тепла.
Целый ряд наблюдателей старались объяснить выделение тепла одним чисто физическим процессом — сжатием, происходящим при соединении. Но возьмем водные растворы спирта, уксусной кислоты, синильной кислоты, аммиака... Все эти и множество других растворов показывают, что каждый раз при образовании раствора происходит сжатие. Но при растворении аммиака, уксусной кислоты крепкой и пр. происходит отделение тепла, а при растворении других тел, например синильной кислоты, происходит поглощение. Итак, несмотря на то, что при всех этих растворах всегда происходит сжатие, совершается или поглощение или отделение тепла. Следовательно, помимо сжатия существуют и другие причины отделения тепла.
Поглощение тепла, всегда сопровождающее химические взаимодействия, преимущественно ясно в случае растворения многих твердых тел в жидкостях (например, роданистый калий поглощает при быстром растворении столько тепла, что температура раствора понижается с +10° до —19°С). Здесь для объяснения поглощения тепла служит, кроме расширения, переход твердого тела в жидкое состояние.
Таким образом, устанавливать различие между неопределенными и определенными химическими соединениями по отделению или поглощению тепла нельзя. Другой, уже более сильный аргумент для отделения обоих родов соединений составляет отсутствие определенных пропорций при образовании неопределенных химических соединений и существование их при образовании истинных химических соединений. Но этот способ различия не представляет ничего резкого. Возьмем такие определенные соединения, которые стоят на границе неопределенных, и такие неопределенные, которые близки определенным. Обратимся хоть к изоморфным смесям*, которые никто не решится назвать неопределенными химическими соединениями; между тем относительно пропорции составных частей они показывают не менее неопределенности, чем и растворы. В самом деле, в растворах можно прибавить или убавить некоторое количество одной составной части, без нарушения однородности целого. В изоморфных смесях также с изменением пропорции смешанных частей в известных границах не изменяется (или очень незаметно изменяется) ни кристаллическая форма, ни однородность, ни главнейшие физические свойства. Итак, изоморфные смеси, в том что касается изменчивости пропорций составных частей, совершенно сближаются с неопределенными соединениями, следовательно, резкой границы между определенными и неопределенными соединениями нельзя провести и с этой стороны.
В металлических сплавах можно заметить существование признаков определенных соединений. При каждом сплаве количество одного металла можно увеличить или уменьшить, но нельзя прибавить или отнять в неопределенном отношении: достигается наконец известный предел, дальше которого идти нельзя и после которого сплав нарушает свою однородность. Возьмем, например, амальгамы. Если к ртути прибавим небольшое количество золота, то получается масса не вполне однородная: при прожимании ее сквозь замшу, золота через замшу пройдет только 2 или 3% всего содержащегося в амальгаме количества, а остальная часть его останется в виде определенного, именно — пайного соединения золота с ртутью.
Если мы теперь обратимся к настоящим растворам, то и в них найдем следы существования таких же определенных отношений, какие существуют и при образовании

________________
* Изоморфными смесями называют те смешанные соединения, которые состоят из аналогичных по составу сложных соединений и кристаллизуются в форме, весьма близкой к кристаллической форме этих оставных сложных частей. Их можно иначе представить себе, как такие тела, в которых одна, или более, часть (например, металлическая часть в изоморфных соляных смесях) в отношении пайного состава может быть конституирована из довольно изменчивых количеств двух, трех и более элементов (например, металлов).