5.2. Атомістичні уявлення Берцеліуса

Особлива велика роль у розвитку хімічної атомістики належить видатному шведському хіміку Йєнсу Якобу Берцеліусу (1779 – 1848). Він учився на медичному факультеті Упсальського університету, у 1807 році став професором медицини та фармації Медико-хірургічної Академії у Стокгольмі. Підтримував зв’язки практично з усіма видними вченими того часу, мав величезну кількість учнів. Як хімік-дослідник Берцеліус сформувався під впливом кисневої теорії Лавуазьє. Віра в непогрішимість теорії Лавуазьє була настільки сильною, що він не помічав у ній серйозних протиріч. Так, він вважав, що всі кислоти містять кисень і шукав його наявність у соляній кислоті (і в амоніаці теж), а будь-яку сіль сприймав як сполуку кислотного та лужного оксидів, як і Лавуазьє.

І лише в 1825 році Берцеліус вимушений був визнати, що існують кислоти, які не містять кисню. Гей-Люсак та Тенар це показали в 1808 році, причому Гей-Люсак назвав такі кислоти водневими. Те ж саме показав в 1815 році Деві, який вважав, що головною складовою частиною кислот є водень, а не кисень.

Берцеліус визнавав стехіометрію Ріхтера та закон постійності складу Пруста. Проводив дослідження в цій області, виходячи з них, запропонував закон кисню, згідно з яким кількість кисню в лузі та кислоті,

що утворюють сіль, знаходяться в простому співвідношенні. Захоплювався теорією Дальтона і на її базі здійснив реформу в хімії. Удосконалив хімічну номенклатуру. Для хімічних символів він запропонував початкові

букви (одну чи дві) латинських назв елементів, наприклад, S, Si, Sn, Sb, C, Cu, O, Os. Ця символіка збереглась до наших днів. При зображенні формул найпростіших сполук він користувався дуалістичним принципом, розділяючи знаком + дві частини сполуки, наприклад: Cu + O та Cu + 2O, S + 3O (сульфатна кислота) та [(K + O) + (S + 3O)] (калій сульфат). В подальшому він для позначення кількості атомів кисню в сполуці над знаком елемента ставив крапки. Якщо в сполуку входять два атоми елемента, він перекреслював символ атома елемента (такі перекреслені символи з крапками зверху на комп’ютері набрати не вдалося). Але скоро відмовились від такого позначення внаслідок складнощів друкарського набору таких символів. Ще в 1814 році він увів у хімічні позначення індекси, наприклад, H₂O, але в подальшому цим не користувався.

Берцеліус розпочав писати хімічні рівняння, застосовуючи індекси, але знову ж таки в подальшому ними не користувався. Символікою Берцеліуса користувались дуже довго, в Росії вона була усунена лише після виходу “Основ хімії” Менделєєва. Берцеліус не користувався терміном молекула, а тільки атом: простий атом, складний атом.

В 1814 році опублікував таблицю атомних ваг. При розрахунках атомних ваг він спробував відкинути упереджені припущення Дальтона та Воластона, але зате сам вимушений був удатися до припущень, наприклад, замість оксидів Me₂O і MeO він довільно приймав формули MeO та MeO₂. Тому атомні ваги багатьох металів були вдвоє чи вчетверо більші, ніж насправді. За одиницю атомної ваги він приймав атомну вагу кисню, що дорівнювала 100. Він повністю ігнорував закон Авогадро, а потім і закон Гей-Люсака. Свої таблиці він уточнював в 1826 та 1829 роках. І хоча для цього він застосовував закони ізоморфізму та Дюлонга й Пті, для деяких металів атомні ваги залишились подвоєними.

В 1811 році Берцеліус на основі електрохімічної теорії Деві висловив думку, що електрика є загальною властивістю матерії та створив свою електрохімічну теорію. За Берцеліусом атоми біполярні, але один заряд переважає, тому атоми ведуть себе як однозарядні, тобто заряджені або позитивно, або негативно. Хімічна спорідненість, таким чином, пояснюється притяганням зарядів. За своїми зарядами атоми розставляються в ряд: найбільш позитивні заряди мають лужні метали, металоїди (термін Берцеліуса) заряджені від’ємно, найбільш електронегативним є кисень. Дуалістичний принцип будови він застосував і для солей: сіль складається з кислоти та лугу. Приклади формул, які застосовував Берцеліус на основі електрохімічної теорії:

Ba⁺O^ S⁺O₃^ C⁺O₂^ Ba⁺O + S^O₃ Zn⁺O + С^O₂

оксид сірчана вугільна сірчанокислий вуглекислий

барію кислота кислота оксид барію оксид цинку

Той же принцип застосовувався при зображенні будови гідратних сполук, причому, вода міняла знак заряду:

S^O₃ + H₂⁺O Cu⁺O + H₂^O

гідрат сірчаної кислоти гідрат оксиду міді

Оцінюючи електрохімічну дуалістичну систему Берцеліуса, не можна не визнати її простоти, злагодженості та цільності. Недивно, що вона зайняла керівне місце в хімії на багато років, сам Берцеліус став загальновизнаним законодавцем у хімії, а його думка фактично була незаперечною до деякої пори.

Але життя нанесло удари по теорії Берцеліуса. Так, професор хімії Королівського коледжу в Лондоні Джон Фредерік Даніель (1790 – 1845), пропускаючи струм через розчини, показав, що кількість водню, яка виділяється, пропорційна кількості еквівалентів лугу, що містяться в солі. Виходячи з цього, Деві припустив, що сульфат калію складається з К⁺ та від’ємно зарядженого радикала SO₄. Найбільш рішучий удар по теорії Берцеліуса наніс розвиток органічної хімії, яка за короткий період перетворилася в одне з найважливіших напрямків у хімії, тому дуалістична теорія Берцеліуса була забута приблизно в 1840 році, хоч Берцеліус весь час пробував її захищати.