Юрий Фиалков - Как там у вас, на Бета-Лире?

Вспомним, как учебник химии (земной, а не куэк-уокский) определяет понятие «кислота»: «Соединение, которое, будучи растворенным в воде, отщепляет катионы водорода Н +». Очень похожими словами учебник дает определение понятия «основание»: «Соединение, которое, будучи растворенным в воде, отщепляет анионы ОН –».

Обратите внимание на то, как настойчиво подчеркиваются в этих формулировках слова «растворенное» и «вода». Случайность? Ну, о случайностях здесь уже столько говорено, что лучше сразу искать причину появления этих слов в определениях самых фундаментальных понятий химии.

«Растворенное»… А затем следует растворять, что сами по себе кислота или основание никаких ионов отщеплять не могут. Вода вступает с претендентами в кислоты и основания в химическое взаимодействие, например HCl + HCl + H 2O = H 3О ++ Cl –и только это взаимодействие приводит к появлению ионов в растворе. Тут, правда, появляется ион Н 3О +а не Н +. Но и то сказать — существовать ион Н в водном растворе не может. Ведь это не что иное, как «голый» протон. А создаваемое этой элементарной частицей поле имеет такую напряженность, что притягивает к себе молекулу воды, которая очень походит на маленький магнитик. Вот и получается сложная частица H 3О +.

«Вода»… Ну, зачем нужна она, это и вовсе непонятно. Ведь кислота — это раствор катионов Н 30 +, а они могут появиться, естественно, только в водном растворе. Все это так, но почему кислота — это обязательно присоединение протона к молекуле воды? А если к молекуле спирта, эфира, кетона? Пока нет никаких оснований числить способность образовывать растворы кислот только за водой.

Может быть, исключительность воды проявляется в другом? Известно, что даже в совершенно чистой воде часть (правда, очень небольшая) ее молекул диссоциирует на ионы: 2H 2O = H 3O ++ ОН. Это обстоятельство позволяет предложить новую формулировку понятий «кислота» и «основание»: кислота — соединение, которое в растворе (водном, конечно) отщепляет тот же катион, который образуется при самодиссоциации воды; основание — соединение, которое в растворе отщепляет тот же анион, что и вода.

Приведенное определение позволяет сразу и решительно освободиться от ига воды в теории кислот и оснований. В самом деле, ведь способностью к самодиссоциации обладает множество жидкостей (строго говоря — все жидкости). Вот хотя бы многократно поминавшийся здесь жидкий аммиак. Он самодиссоциирует по уравнению: 2NH 3= NH 4 –+ NH 2 +.

И из этого простенького уравнения следуют очень важные следствия. Кислотами в жидком аммиаке будут те соединения, которые способны отщеплять тот же катион, что и сам аммиак. Таким образом, хлористый аммоний NH 4Cl («нашатырь») в жидком аммиаке — не соль, как в воде, а самая что ни на есть кислота. Раствор же амида калия KNH 2в этом растворителе — основание. И, наконец, вода, растворенная в жидком аммиаке, — самая настоящая соль. К этой теории следует привыкнуть, а привыкнув, каждый признает, что она совершенно строгая, логичная и красивая, а главное, романтичная, потому что дает широкий простор для предположений о различных неводных формах жизни — ведь и в неводных растворителях реакции должны протекать по тем же законам, что и в воде. Правда, эти предположения должны основываться на достаточно хорошем знании законов химии. Иначе…

Иначе можно засомневаться в правильности наблюдений даже такого высокоученого и высокоправдивого автора, как бесстрашный космопутешественник Ийона Тихий, который, посетив планету Огненную, где жизнь построена не на воде, а на жидком аммиаке, отметил, что тамошние жители интересуются видами на урожай нашатыря (публикация проф. А. С. Тарантоги. См. сборник произведений Станислава Лема, изд-во «Молодая гвардия», М., 1965, с. 118). Почтенный капитан Тихий, несомненно, что-то напутал. Мы убедились, нашатырь в жидком аммиаке — это то же, что соляная кислота у нас на Земле. Поэтому он никак не может произрастать, а его могут только производить. По-видимому, Ийона Тихий попал на производственное совещание, где шла речь о перевыполнении плана производства кислоты, а киберпереводчик у космопроходца, как обычно, барахлил.

Теперь вернемся к цитате, с которой начинался этот раздел о кислотах и основаниях. Представим себе, быть может, и не очень привычный для непосвященного, но, в общем, совершенно законный растворитель… расплавленный хлористый калий КCl (температура плавления которого 776 градусов, что никак не может служить препятствием для экспериментов с таким растворителем). В соответствии с введенным только что определением любое соединение, имеющее тот же катион, что и растворитель, то есть катион калия К +, будет в расплавленном хлористом калии кислотой. Есть ли что-либо удивительное и противоречивое в том, что едкое кали KOH в расплавленном KCl — кислота? А обладающий тем же анионом, что и растворитель, НCl есть в КCl основание. Ну, а вода здесь снова выступает в роли соли. Так что ровным счетом ничего необычного в приведенной цитате нет. Конечно, следовало бы сказать с самого начала, что речь идет не о водных растворах, а о растворе в расплавленном хлористом калии, но ведь тогда было бы не так интересно читать. Не так интересно да и не очень понятно без тех разъяснений, которые следовали за цитатой.