Юрий Корякин - Биография атома

Таков смысл теории Дальтона, которую он выработал в 1802 г. В своих основных положениях это была правильная теория. Именно так мы и представляем сейчас образование сложных веществ из простых элементов.

Основным выводом из теории Дальтона был закон кратных отношений. Что это значит? Это значит, что атомы веществ образуют более сложное вещество только в простейшей пропорции. Другими словами, в химических реакциях могут соединяться только целые атомы, но ни в коем случае не части их. Дальтон впервые ввел в практику новое понятие — атомный вес элемента (не вес атома, а именно атомный вес—это разные понятия), поясним, что это такое. Во времена Дальтона было хорошо известно, что атомы настолько малы, что взвесить их нельзя. Даже в наше время самыми точными и чувствительными весами невозможно взвесить атом. Но зато можно ввести понятие относительного веса. Скажем, принять вес атома водорода за единицу, а веса атомов других элементов считать по отношению к атому водорода. Дальтон так и сделал.

Следует отметить, что Дальтон больше всего интересовался газами, проводя с ними много опытов. Он брал газы водород и хлор и получал из них новое вещество — хлористый водород. Дальтон установил, что хлористый водород получается из одной весовой части водорода и приблизительно 35 весовых частей хлора. И сделал совершенно правильный вывод, что атомный вес хлора приблизительно равен 35 атомным весам водорода.

Дальтон продолжал опыты с газами. Теперь он взял водород и кислород и нашел, что вода получается из одной весовой части водорода и восьми весовых частей кислорода. Исходя из своей теории, ученый пришел к выводу, что раз для образования воды на одну часть водорода требуется восемь частей кислорода, то атомный вес кислорода должен быть равен восьми.

Вот в этом-то и заключалась ошибка Дальтона. Сейчас каждый знает, что атомный вес кислорода вдвое больше — он равен шестнадцати.

Действительно, в чем же дело? Когда одна часть водорода соединяется с 35 частями хлора, мы делаем правильный вывод: атомный вес хлора равен 35. А если одна часть водорода соединилась с восемью частями кислорода, образуя воду, то неправильно делать вывод, что атомный вес кислорода равен восьми.

И вскоре выяснилось, почему Дальтон ошибался.

Дальтон считал, что один атом одного элемента соединяется только с одним атомом другого элемента. В этом-то и была его ошибка. Он был прав только тогда, когда действительно один атом одного элемента соединяется с одним атомом другого элемента. В этом случае вывод о том, что отношение частей, вступающих в реакцию элементов, соответствует отношению атомных весов, как при реакции водорода с хлором, будет правильным. А если один атом одного элемента соединяется, например, с двумя атомами другого элемента? Тогда соотношение частей элементов, вступающих в реакцию, не соответствует соотношению атомных весов. Примером этого служит образование воды из кислорода и водорода.

В чем же тут дело? Ошибку Дальтона исправили итальянский физик Амедео Авогадро и шведский химик Иоганн Берцелиус.

Дальтон просто не знал о существовании молекулы, состоящей из атомов одного и того же вещества (по-французски «молекула» означает «маленькая масса»). Молекула — наименьшее количество данного вещества, обладающее основными свойствами этого вещества. Молекула может состоять из одного атома, из двух, трех, десятков, сотен и, как сейчас установлено, даже тысяч атомов. В этом-то все и дело. Несколько позднее Авогадро предположил, что одинаковые объемы различных газов содержат одинаковое число молекул. Это предположение позволило ученым все поставить на свои места.

При реакции водорода с кислородом не один, а два атома водорода соединяются с одним атомом кислорода. И хотя на одну часть водорода при образовании воды приходится восемь частей кислорода, число атомов водорода, вступающих в реакцию, в два раза больше числа атомов кислорода, тоже вступающих в реакцию. Значит, ошибка Дальтона заключалась в том, что он в два раза уменьшил число атомов водорода. И, следовательно, сделал неправильный вывод.

Другими словами, не одну часть водорода нужно было принять за единицу, а только половину части. Тогда и получается, что атомный вес водорода в шестнадцать (а не в восемь) раз меньше атомного веса кислорода.