Страницы истории науки и техники

Дальтона заинтересовал такой вопрос: если в каком-либо сосуде имеется смесь различных, химически не реагирующих между собой газов, то каково будет парциальное давление[201] каждого из газов, входящих в смесь? Будет ли давление смеси газов равно сумме парциальных давлений всех газов, входящих в смесь? Такой вопрос проще всего решить с помощью опыта. Можно, например, произвести такой опыт (рис. 11): взять два равных по объему сосуда, соединенных между собой трубкой с краном. В правом сосуде вместо дна имеется подвижный поршень. В первом (см. рис. 11, а) положении системы сосуды разъединены краном (кран закрыт).

Сосуды заполнены газами А и В (например, кислородом и азотом), давления которых одинаковы (температуры тоже).

Затем с помощью поршня и крана газ В перепускается в левый сосуд, в котором теперь находится смесь двух газов, А и В, при той же температуре (см. рис. И, б). Из опыта следует, что давление смеси газов А +В, рА+В, оказалось равным сумме давлений газов А и В, рА и рВ до начала опыта, т. е. в данном случае, удвоилось:

Ра+в = Ра + Рв.

Подобного рода очень простые по смыслу опыты дали возможность Дальтону открыть закон, носящий теперь его имя: давление смеси газов, химически не взаимодействующих друг с другом, равно сумме их парциальных давлений. Эти же опыты позволили дать более простое определение парциального давления — как давления, которое имел бы входящий в смесь газ, если бы один занимал весь объем смеси. Другими словами, поведение газа в объеме, заполненном смесью, пе зависит от присутствия других газов. Все это убеждало Дальтона в корпускулярном строении газа.

Большое значение имеют исследования Дальтона в утверждении атомных представлений в химии. Дальтон исходил из того, что атомы являются мельчайшими, далее неделимыми частицами вещества, но атомы разных элементов имеют различную массу. Он считал также, что атомы разных элементов могут соединяться между собой только в простых соотношениях. Поэтому если условно принять массу атома легчайшего из элементов (водорода) за единицу, то можно определить относительные массы (относительно водорода) атомов других элементов. Дальтон полагал, что один элемент может соединяться с другим в различных весовых соотношениях. Но и в этом случае соотношения весов элементов, образующих соединения, также будут выражаться отношением целых чисел. Сложное тело, по Дальтону, состоит из молекул, в состав каждой из которых входит определенное число атомов соответствующих элементов. Таким образом, Дальтон ввел понятие атомный вес, установил один из основных законов химии — закон кратных отношений[202].

Следует иметь в виду, что в этот период, когда устанавливались основные атомные представления в химии, было немало различных точек зрения по некоторым вопросам, немало споров, в результате которых образовывалось общее мнение. Поэтому (как и в большинстве случаев в науке), создание атомных представлений в химии нельзя приписать одному лицу. Огромная роль в этом деле принадлежит также итальянскому физику и химику Амедео Аеогадро (1776–1856), установившему, что в равных объемах разных (идеальных) газов при одинаковых давлениях и температурах находится равное число молекул (это положение именуется законом Лвогадро); французскому химику, основателю учения о химическом равновесии Клоду Луи Бертолле (1748–1822); шведскому химику и минералогу, иностранному почетному члену Петербургской Академии наук, составившему таблицу атомных масс (весов) элементов, Йёнсу Якобу Берцелиусу (1779–1848); французскому химику и физику, иностранному почетному члену Петербургской Академии наук, открывшему новые химические элементы (хлор, йод, калий, натрий) и новые газовые законы, носящие его имя, Жозефу Луи Гей-Люссаку (1778–1850) и многим другим ученым. В результате утверждения атомных представлений в химии была разработана стехиометрия (от греч. stoicheion — первоначало) — учение о количественных соотношениях между массами веществ, участвующих в реакции, основа для написания химических уравнений. В наше время со стехиометрией знакомы ученики старших классов средних школ (умеют «считать атомы» в уравнениях химических реакций).

Рассказ о научных работах Дальтона мы закончим ссылкой на исследование им одного дефекта зрения, заключающегося в том, что люди, обладающие этой болезнью глаз, плохо различают некоторые цвета, чаще всего красный и зеленый, и чаще этим дефектом страдают мужчины. Дальтон способствовал установлению причины этой болезни, названной позднее дальтонизмом. Причина как будто бы состоит в отсутствии в сетчатке глаза колбочек одного или нескольких типов. Дальтон и особенно его брат Джонатан страдали этой болезнью.

XVIII в, — век проявления большого интереса к электричеству. Под электричеством теперь понимается совокупность явлений, в которых проявляется взаимодействие заряженных частиц. Электричество является в настоящее время одним из главных разделов физики и основой важной отрасли производства — электротехники. По этим вопросам ниже будет сказано достаточно полно.