Открытия середины XIX века. Конгресс в Карлсруэ

 

В 40-х годах XIX в. состояние теоретической химии продолжало оставаться неудовлетворительным. В 1840 г. французский химик Шарль Фредерик Жерар (1816–1856) установил, что существовавшие тогда теории объединения атомов в молекулы неполны. Он показал, что в подавляющем большинстве случаев молекулы состоят из атомов и атомных групп, так тесно связанных между собой, что их разделение приводит к появлению новых веществ. Поэтому Жерар назвал молекулу унитарной системой, в которой все элементы связаны и влияют друг на друга, качественно преобразуя систему. Один и тот же элемент в разных системах может качественно отличаться в зависимости от связанных с ним партнеров.

В 1852 г. английский химик Эдуард Франклин предложил теорию валентности, в соответствии с которой каждый атом обладал определенной способностью к насыщению, или определенной валентностью. Исходя из этой теории, немецкий химик Кекуле показал, что углерод четырехвалентен и что его атомы могут соединяться друг с другом в цепи. Кекуле ввел в оборот новый химический термин - сродство. Им он обозначил количество атомов водорода, которые могли заместить данный химический элемент. Он приписал всем химическим элементам соответственно три, две или одну единицу сродства. Углерод же находился при этом в необычном положении – его атом обладал четырьмя единицами сродства. Число единиц сродства, присущее данному химическому элементу, ученый назвал валентностью атома. При объединении атомов в молекулу происходило замыкание свободных единиц сродства. В 1858 г. он представил строение наиболее простых молекул и радикалов. Стало ясно, что органические молекулы значительно больше и сложнее, чем неорганические.

Полезность структурных формул была настолько очевидной, что многие химики-органики приняли их сразу. В результате было признано необходимым, записывая формулу соединения, показывать его атомную структуру.

История химии свидетельствует, что до середины XIX в. ее развитие происходило беспорядочно и хаотически. Химики открывали все новые и новые химические элементы, описывали их свойства, реакционные способности и благодаря этому постепенно накопили огромный эмпирический материал.

Логическим завершением всего многовекового процесса возникновения и развития химии стал первый международный химический конгресс, который состоялся в сентябре 1860 г. в немецком городе Карлсруэ. На конгрессе присутствовали самые знаменитые химики того времени.

Проведение конгресса в Карлсруэ имело большое значение для развития химии. На нем были сформулированы и приняты основополагающие принципы, теории и законы химии, которые не вызывали никаких сомнений у ученых. Тем самым химия заявила о себе де-факто как о самостоятельной науке.

Однако гораздо большее значение имели научные результаты и последствия конгресса. К 60-м годам XIX в. в химии еще сохранилась путаница с атомными и молекулярными весами, что не позволяло точно решить вопрос о системе элементов и отрицательно сказывалось на развитии самой науки. Разногласие по поводу относительных атомных весов, приписываемых различным атомам, привели к разногласиям в отношении числа атомов отдельных элементов, входящих в данную молекулу. Различные ученые предпринимали попытки придать этим проблемам системный вид, но их предложения были несовершенными, потому что в качестве системообразующих факторов брались чаще всего несущественные, второстепенные и даже чисто внешние признаки элементов.

Инициатором обсуждения и решения данной проблемы стал итальянский химик Станислав Канниццаро, который предложил разграничить понятия «атомный вес», «молекулярный вес» и «эквивалентный вес». На конгрессе Канниццаро произнес яркую речь, и ему удалось убедить участников в предлагаемых им идеях. С этого момента в вопрос об атомных весах была внесена ясность. Кроме того, химики по достоинству оценили значение таблицы атомных весов, составленной Берцелиусом.

Применительно ко всей химии это решение означало возможность договориться об эмпирических формулах соединений и продолжить изучение строения молекул, уточняя расположение атомов сначала в плоскости, а затем в пространстве. Кроме того, решения конгресса подготовили условия для создания периодической системы элементов.