Химия — просто

«Гипотеза ионов» отнюдь не утверждала, что хлорид натрия разлагается на металлический натрий и газообразный хлор. Известно, что он разлагается на ион натрия и ион хлора. Из курса химии мы знаем, что многие элементы имеют различные аллотропные модификации. Например, углерод — аморфный уголь, графит, алмаз. Вот, согласно гипотезе Аррениуса, и ионы представляют собой аллотропические изменения элементов. Также ионы обладают электрическими зарядами (ион натрия — положительный, ион хлора — отрицательный), вследствие чего и имеют свойства, отличные от свойств обыкновенного натрия и обыкновенного хлора.

Второй логичный аргумент против теории Аррениуса носил физический характер: почему положительные ионы при соприкосновении с отрицательными не разряжаются? Аррениус ответил так: ионы находятся в растворителе, который играет роль изолятора. В пользу этого его заявления выступили учёные В. Нернст и У. Томсон.

Так постепенно, одно за другим, удалось опровергнуть все возражения, направленные против теории ионов. И действительно: самые разные электрохимические явления полностью согласовывались с этой теорией. Так электрохимия получила мощный рычаг не только для объяснения того, что уже было известно, но и для предсказания многих неизвестных фактов.

Примерно в то же время в Лейпцигском Институте физической химии начались исследования, посвящённые каталитическим явлениям. Катализаторы — это вещества, которые ускоряют химическую реакцию, но сами при этом в ней не участвуют, оставаясь в неизменном виде.

Говоря о физической химии, я не могу не упомянуть о французском учёном Анри Муассане(1852–1907), который за сравнительно короткий период научной деятельности успел решить множество важных и трудных задач.

Анри Муассан

Анри Муассан родился в Париже в бедной семье. Его отец был простым железнодорожным служащим. Оставив школу, Анри пошёл на службу в аптеку, а позже начал изучать химию. Только в 30 лет ему довелось поступить в Парижский университет.

Первые исследования Муассана, показавшие его экспериментаторский талант и приковавшие к нему внимание учёного мира, оказались связаны с получением элемента, соединения которого были широко распространены в природе и давно всем известны. Этим элементом стал фтор.

Соединение фтора с водородом (плавиковая кислота HF) известно тем, что прекрасно растворяет стекло. Химики давно пытались получить фтор в свободном виде из его соединений, но до 1886 года все их попытки терпели неудачу. Будучи самым энергичным из всех известных элементов, фтор соединяется практически со всеми другими элементами, и при этом происходит воспламенение. Даже вода горит в газообразном фторе!

Кстати, фтор разрушающе действует не только на стекло, но даже и на платину, поэтому при подборе материала для сосуда, в котором можно было бы получить свободный фтор, Муассан столкнулся с большими трудностями. Однако они его не остановили. Напротив, послужили стимулом для проведения целого ряда опытов, которые продолжались более двух лет и всё-таки привели к желаемому результату.

Для получения фтора Анри Муассану пришлось изготовить U-образную платиновую трубку, заполнить её раствором фторида калия (KF) в плавиковой кислоте (HF) и провести после этого электролиз при весьма низкой температуре. В итоге на аноде выделился газообразный фтор!

Ещё целых 12 лет Муассан проводил опыты с фтором и его соединениями, всякий раз получая чрезвычайно интересные результаты. В конце концов выяснилось, что фтор — это газ жёлто-зелёного цвета, который при -187 °C становится жидким, а при -210 °C затвердевает в жёлтую кристаллическую массу. Более того, даже при температуре -250 °C, когда практически все химические реакции прекращаются, при соприкосновении фтора с жидким водородом происходит взрыв. А это ведь всего лишь на 23 градуса выше абсолютного нуля. (Напоминаю: абсолютный ноль — это -273 °C либо 0 градусов Кельвина.)

Опыт Анри Муассана

Опыт Анри Муассана

Впрочем, Анри Муассан проводил опыты не только при сверхнизких, но и при очень высоких температурах. Он изобрёл способ получения очень высоких температур, какие когда-либо были достигнуты на нашей планете к началу XX века.

Горение обычных веществ (например, ацетилена) в чистом кислороде никогда не даст температуру выше 2000 °C. Так вот Муассан собрал электрическую печь, основанную на совершенно новом принципе нагрева. Для этого он использовал… электрическую дугу. Изобретённый им прибор отличался чрезвычайной простотой: в печь, построенную из известняка, вводятся два угольных электрода, а в центре её находится тигель (стакан), изготовленный из магнезии или другого тугоплавкого материала.