Великие открытия Йенса Якоба Берцелиуса

Муниципальное Общеобразовательное Учреждение

Средняя Общеобразовательная Школа д. Названовка

Доклад

по химии:

Великие открытия Йенса Якоба Берцелиуса

Выполнил:

ученик 11 класса

Володин Кирилл.

Проверила:

Учитель химии

Бесхмельнова Н. Н.

Названовка, 2009г.

Шведский химик Йенс Якоб Берцелиус (20 августа 1779, селение Веверсунда, близ Линчепинга, Швеция - 7 августа 1848, Стокгольм), родился в семье директора школы. В девятилетнем возрасте он остался сиротой - после смерти отца его мать вторично вышла замуж, но после рождения второго ребенка заболела и умерла. Поэтому он с юных лет вынужден был зарабатывать себе на жизнь на сельскохозяйственных работах. Отчим сделал все, чтобы Якоб и его младший брат получили хорошее образование. В 1793 он поступил в гимназию г. Линчепинга, где проявил интерес к естественным наукам, начал коллекционировать чучела птиц, насекомых и растения. В аттестате об окончании были отмечены хорошие природные задатки, но плохой нрав и сомнительные надежды. В то время молодой Берцелиус находился в очень стесненных материальных условиях. Только непреодолимое стремление к знаниям и упорство в достижении цели помогли ему поступить в 1797 в Упсальский университет, где он изучал медицину и химию, и успешно закончить его в 1801.

После окончания университета Берцелиус некоторое время занимался частной врачебной практикой, затем стал адъюнктом медицины и фармации Медико-хирургического института в Стокгольме. В это время он сблизился с богатым владельцем рудника В. Г. Хизингером, который интересовался естественнонаучными проблемами и оказывал поддержку молодым исследователям. Вместе с Хизингером Берцелиус проводил химические исследования. Так, в 1802, использовав батарею Вольта, они обнаружили, что при пропускании электрического тока через растворы солей щелочных металлов последние разлагаются с выделением составных частей. Годом позже Берцелиус и Хизингер открыли элемент церий (одновременно с М. Г. Клапротом), названный в честь планеты Церера.

В 1806 Берцелиус стал штатным преподавателем химии в высшей школе. В 1807 он был утвержден ординарным профессором химии и фармации медицинского факультета Королевского Медико-хирургического института в Стокгольме. В 1810 Берцелиус избран Президентом шведской Академии наук, а с 1818 назначен ее непременным секретарем. В 1818 Берцелиусу пожаловано дворянское звание, а в 1835 - титул барона.

Для работы в Стокгольмской лаборатории Берцелиус отобрал нескольких талантливых химиков. Наиболее известными из них стали Х. Г. Гмелин, Генрих и Гюстав Розе, Э. Мичерлих, Ф. Велер, К. Мосандер.

Берцелиус поддерживал тесные научные и личные связи с химиками многих стран. В 1820 он был избран иностранным почетным членом Петербургской Академии наук. Берцелиус был знаком со многими известными людьми своего времени. Во время пребывания на курорте в Карлсбаде (1821) он вместе с И. В. Гете совершал геологические экскурсии на гору Каммербюль, где познакомил Гете с основами анализа минералов при помощи паяльной трубки.

Берцелиус женился только в 55 лет на двадцатичетырехлетней Иоганне Элизабет, дочери своего старинного друга Поппиуса, государственного канцлера Швеции. Брак их был счастливым, но детей не было. В 1845 году состояние здоровья Берцелиуса ухудшилось. После одного особенно сильного приступа подагры у него оказались парализованы обе ноги. В августе 1848 года на семидесятом году жизни Берцелиус умер. Он похоронен на маленьком кладбище вблизи Стокгольма.

В 1838 году в письме немецкому химику Юстусу Либиху Берцелиус писал: "При обсуждении вопросов науки не должно быть ни врагов, ни друзей. Если Вы боретесь против того, что считаете ошибочным, не обращайте внимания на личность ошибающегося".

Труды Берцелиуса

Берцелиус почти все научные исследования целиком посвятил химии, значительно продвинув вперёд развитие этой науки. Достаточно сказать, что именно Берцелиус предложил буквенные символы для обозначения отдельных химических элементов и первый стал применять химические формулы для представления реакций. Предложенный Берцелиусом способ быстро распространился и вскоре стал международным языком химиков всего мира. Берцелиус определил атомные веса всех известных в его время химических элементов и, кроме того, открыл цирконий, селен и торий, выделил силиций, титан и тантал; доказал, что соли возникают путем соединения кислот со щелочами и изменяются под воздействием электрического тока. Ввел в химию понятия изомерии, катализа и аллотропии; усовершенствовал методы химического анализа, применив спиртовую горелку и фильтровальную бумагу.

Научные интересы Берцелиуса охватывают практически все главные проблемы общей химии первой половины 19 века. Его работы посвящены прежде всего исследованию соотношений элементов в соединениях. Он экспериментально проверил и доказал (1810-16) достоверность законов постоянства состава и кратных отношений применительно к неорганическим оксидам и органическим соединениям. Он установил, что количества кислорода кислоты и основания в солях соотносятся как небольшие целые числа. Этот «кислородный закон» окончательно убедил его в атомном строении вещества.

Определение атомных масс

Работы Берцелиуса были направлены на определение атомных масс. Ему удалось идентифицировать атомные массы 45 химических элементов, которые в 1818 были опубликованы в виде таблицы. Он не пользовался понятием «молекула», а рассматривал молекулы как атомы различной степени сложности. Для обозначения химических элементов Берцелиус предложил использовать начальные буквы их латинских названий (1814). Он ввел первые формулы химических соединений (1817-30). По его мнению, для обозначений химических соединений следовало использовать буквы и цифры, чтобы их легко можно было писать и печатать. Они должны были наглядно отражать соотношения элементов в соединениях, указывать относительные количества составных частей, образующих вещество, и, наконец, выражать численный результат анализа так же просто и понятно, как алгебраические формулы.

Берцелиуса дал более точные определения атомных масс. Уже до него Дальтон пользовался атомной теорией для новой химической символики. Дальтон отбросил использующиеся в то время химические знаки, которые не отражали количественного состава соединений, и предложил для каждого элемента символ, обозначающий его атом. Однако, формулы, предложенные Дальтоном, не всегда давали представление об истинном числе атомов, образующих соединение; количественный элементарный анализ позволял ученому лишь судить об относительных массах элементов, входящих в состав соединения. Берцелиус с большим успехом применил закон Гей-Люссака для определения состава и количественных характеристик многих элементов и соединений. Со времени публикации своих первых работ Берцелиус поддерживал тесные личные связи с химиками во многих странах, что помогало ему создать четкое представление о мировом уровне разработки научных проблем. Берцелиусом были подвергнуты анализу 2000 соединений, образованных 43 элементами. Результатом работ было усовершенствование старых и создание новых методов анализа, изобретение новых приборов, развитие техники лабораторных работ. Одним из наиболее значительных научных достижений Берцелиуса было создание им таблицы атомных масс. Существенную помощь при этом ему оказал закон объемных отношений газов, установленный Гей-Люссаком. Значение этого закона Берцелиус понял сразу же после ознакомления с работой французского ученого, относящейся к 1808 году. Первую таблицу атомных масс Берцелиус опубликовал в 1814 году. В отличии от Дальтона Берцелиус принял за основу для расчетов атомную массу кислорода, а не водорода. Атомную массу шведский ученый принял равной 100. Ж.С. Стас впоследствии пересчитал атомные массы элементов, приняв атомную массу кислорода равной 16. С 1818 года по 1826 Берцелиус несколько раз исправлял значения атомных масс.

В результате этих исследований Берцелиус значительно уточнил величины атомных масс, определенные Дальтоном. Тем самым были созданы предпосылки систематизации элементов на основе их атомных масс. Эти тщательно выполненные исследования позволили Берцелиусу сделать атомистическую модель основной химии.

Развитие учения о строении вещества

В основе структурной химии лежит химическая атомистика Дж. Дальтона, согласно которой любой химический индивид стоит из совокупности молекул, обладающих строго определенным качественным и количественным составом. Более конкретные представления о структуре молекул содержатся в теории Берцелиуса, который пытался ответить на вопрос: существует ли какая-либо упорядоченность в объединении атомов в молекуле или они объединяются произвольно. И. Берцелиус выдвинул гипотезу, согласно которой все атомы химических элементов обладают различной электроотрицательностью в зависимости места, которое они занимают в ряду элементов с убывающей электроотрицательностью. Атом каждого элемента несет два заряда: положительный и отрицательный, но в зависимости от места в ряду один из зарядов больше. Объединение атомов в молекулу приводит к частичной нейтрализации зарядов.

Полная нейтрализация невозможна из-за неравенства зарядов. Поэтому молекулы каждого соединения обладают также избыточным зарядом и склонны к образованию более сложных молекул в виде комплексов.

Таким образом, по Берцелиусу, молекула представляет собой объединение двух разноименно заряженных атомов или атомных групп-радикалов. В этом заключается содержание понятия "структура" по Берцелиусу.

Французский химик Ш. Жерар (1816-1856) показал, что структурные представления Берцелиуса соответствуют действительности только в ряде случаев. Молекула является единой неделимой и унитарной системой, в которой все атомы всех элементов взаимодействуют - взаимно преобразуются, в этом сущность "структуры" по Жерару.

Электрохимия

Берцелиус развил электрохимическую теорию сродства элементов (1812-19), на основе которой построил их классификацию - составил электрохимический ряд напряжений, назвав электроотрицательные элементы металлоидами, а электроположительные - металлами и поставив между ними относительно электронейтральный водород. Приняв за основу электрохимические положения Дэви, Берцелиус считал причиной соединения элементов в определенном отношении электрическую полярность атомов. Йенс Якоб развил идеи дуализма, на основе которых решал вопросы о конституции химических соединений.

Учение об электричестве позволило дать простое объяснение природе, например, такого распространенного в химии явления, как образование солей. Оказалось, что суть этого явления заключается во взаимной нейтрализации положительных и отрицательных зарядов мельчайших частичек вещества. На основе разработанной им теории Берцелиус сделал принципиально важный вывод; все химические элементы состоят из отрицательных и положительных веществ. Но электрохимическая теория Берцелиуса затруднила признание гипотезы Авогадро, имеющей большую область применения в химии.

В результате этих исследований он создал так называемую дуалистическую систему, важнейшим в которой было предположение, что сложное вещество состоит из двух частей - электроположительной и электроотрицательной, однако в последующее десятилетие обнаружились значительные противоречия этой системы, и Берцелиус пережил крушение своей гипотезы.

Открытие элементов

Берцелиус открыл новые химические элементы: церий (1803; вместе с В. Г. Хизингером), селен (1817) и торий (1828). Ему первому удалось получить в свободном состоянии кремний, титан, тантал, цирконий (1824-25), а также ванадий (1830). Кроме того, также были выделены: кальций, стронций и барий.

Открытие тория

Торий - один из немногих радиоактивных элементов, открытых задолго до появления самого понятия "радиоактивность". Любопытно, что название этого элемента появилось на тридцать лет раньше, чем он был в действительности открыт.

Выдающегося шведского ученого Йенса Якоба Берцелиуса справедливо называли некоронованным королем химиков первой половины XIX столетия. Человек энциклопедических знаний и превосходный аналитик, Берцелиус работал очень плодотворно и почти никогда не ошибался. Авторитет его был так высок, что большинство химиков его времени, прежде чем обнародовать результат какой-либо важной работы, посылали сообщение о ней в Стокгольм, к Берцелиусу.

Но при открытии тория непогрешимый Берцелиус совершил две ошибки. В 1815 году, анализируя редкий минерал, найденный в округе Фалюн (Швеция), Берцелиус обнаружил в нем окись нового элемента. Этот элемент был назван торием, в честь всемогущего древнескандинавского божества Тора (по преданию Тор был коллегой Марса и Юпитера - одновременно богом, войны, грома и молнии.).

Прошло десять лет, прежде том Берцелиус обнаружил свою ошибку: вещество, которое он считал окисью тория, на самом деле оказалось фосфатом уже известного иттрия.

"Похоронив" торий, Берцелиус же его "воскресил". Через три года из Норвегии ему прислали еще один редкий минерал, который теперь называют торитом (ThSiO₄). Торит содержит до 77% окиси тория ThO₂. Обнаружить столь явный компонент Берцелиусу не составило особого труда. Исследовав выделенную землю, Берцелиус убедился, что это окись нового элемента, к которому и перешло название "торий".

Получить чистый металлический торий Берцелиусу не удалось. Правда, он восстановил калием фтористые соединения нового элемента и получил серый металлический порошок, сильно загрязненный примесями. Из-за этих примесей произошла вторая ошибка, вернее, серия ошибок при описании свойств элементарного тория.

Чистый препарат тория был получен лишь в 1882 году другим известным шведским химиком - первооткрывателем скандия Ларсом Фредериком Нильсоном.

История открытия селена

Селен (англ. Selenium, франц. Selenium, нем. Selren) открыт Берцелиусом в 1817 г., который так рассказывает об этом открытии: "Я исследовал в сотружестве с Готлибом Ганом метод, который применяют для производства серной кислоты в Грипсхольме. Мы обнаружили в серной кислоте осадок, частью красный, частью светло-коричневый. Этот осадок, опробованный с помощью паяльной трубки, издавал слабый редечный запах и образовывал свинцовый королек. Согласно Клапроту, такой запах служит указанием на присутствие теллура. Ган заметил при этом, что на руднике в Фалюне, где собирается сера, необходимая для приготовления кислоты, также ощущается подобный запах, указывающий на присутствие теллура. Любопытство, вызванное надеждой обнаружить в этом коричневом осадке новый редкий металл, заставило меня исследовать осадок. Приняв намерение отделить теллур, я не смог, однако, открыть в осадке никакого теллура. Тогда я собрал все, что образовалось при получении серной кислоты, путем сжигания фалюнской серы за несколько месяцев и подверг полученный в большом количестве осадок обстоятельному исследованию. Я нашел, что масса (т.е. осадок) содержит до сих пор неизвестный металл, очень похожий по своим свойствам на теллур. В соответствии с этой аналогией я назвал новое тело селеном (Selenium) от греч. - луна, так как теллур назван по имени Tellus (Теллус)- нашей планеты".

Таким образом, название селен как бы подчеркивает, что этот элемент - спутник Теллура, подобно тому, как Луна спутник Земли. Добавим к этому, что Берцелиусу пришлось провести большое сравнительное исследование реакций селена и теллура. В русской литературе первых десятилетий XIX в. селен называли селением (Соловьев и Двигубский, 1824; Гесс, 1831); Страхов употребляет название селин (1825). После 1835 г. было принято название селен.

Открытие кремния

Несмотря на распространенность в природе, этот элемент открыли сравнительно поздно. В 1825 г. Йенс Якоб Берцелиус сумел в двух реакциях выделить не очень чистый аморфный кремний в виде коричневого порошка. Для этого он восстановил металлическим калием газообразное вещество, известное ныне как тетрафторид кремния SiF₄, и кроме того, провел такую реакцию:

K₂SiF₆ + 4К > 6KF + Si.

Новый элемент был назван силицием (от латинского silex - кремень). Русское название этого элемента появилось спустя девять лет, в 1834 г., и благополучно дожило, в отличие, скажем, от «буротвора», до наших дней.

История открытия титана

Много лет считалось, что металлический титан впервые был получен Берцелиусом в 1825 г. при восстановлении фтортитаната калия металлическим натрием. Однако сегодня, сравнивая свойства титана и продукта, полученного Берцелиусом, можно утверждать, что президент Шведской академии наук ошибался, ибо чистый титан быстро растворяется в плавиковой кислоте (в отличие от многих других кислот), а металлический титан Берцелиуса успешно сопротивлялся ее действию.

В действительности титан был впервые получен лишь в 1875 г. русским ученым Д.К. Кирилловым.

Открытие циркония

Через 35 лет после опытов Клапрота Йенсу Якобу Берцелиусу удалось получить металлический цирконий. Берцелиус восстановил фторцирконат калия металлическим натрием:

К₂[ZrF₆] + 4Na > Zr + 2KF + 2NaF

и получил серебристо-серый металл. Цирконий, образовавшийся в результате этой реакции, был хрупким из-за значительного содержания примесей. Металл не поддавался обработке и не смог найти практического применения. Но можно было предположить, что очищенный цирконий, подобно многим другим металлам, окажется достаточно пластичным.

В XIX и начале XX в. многие ученые пытались получить чистый цирконий, но все попытки долгое время заканчивались неудачей. Не помог испытанный алюмотермический метод, не привели к цели опыты, авторы которых стремились получить металлический цирконий из растворов его солей. Последнее объясняется в первую очередь высоким химическим сродством циркония к кислороду.

Для того чтобы можно было получить какой-либо металл электролизом из раствора его соли, этот металл должен образовывать одноатомные ионы. А цирконий таких ионов не образует. Сульфат циркония Zr(SO₄)₂, например, существует только в концентрированной серной кислоте, а при разбавлении начинаются реакции гидролиза и комплексо-образования. В конечном счете получается:

Zr(SO₄)₂ + Н₂О > (ZrO)SO₄ + H₂SO₄

В водном растворе гидролизуется и хлористый цирконий:

ZrCl₄ + Н₂О > ZrOCl₂ + 2HCl

Некоторые исследователи считали, что им удалось-таки получить цирконий электролизом растворов, но они были введены в заблуждение видом продуктов, осевших на электродах. В одних случаях это были действительно металлы, но не цирконий, а никель или медь, примеси которых содержались в циркониевом сырье; в других - внешне похожая на металл гидроокись циркония.

Лишь в 20-х годах нашего столетия (через 100 лет после того, как Берцелиус получил первые образцы циркония!) был разработан первый промышленный способ получения этого металла.

Это метод наращивания, разработанный голландскими учеными ван Аркелем и де Буром. Суть его заключается в том, что летучее соединение (в данном случае тетрайодид циркония ZrI₄) подвергается термическому распаду в вакууме и на раскаленной нити вольфрама откладывается чистый металл.

Этим способом был получен металлический цирконий, поддающийся обработке - ковке, вальцовке, прокатке - примерно так же легко, как медь.

Открытие ванадия

Вот как описывает историю открытия ванадия Берцелиус:

«В давние-давние времена на далеком севере жила Ванадис, прекрасная и любимая всеми богиня. Однажды кто-то постучал в ее дверь. Богиня удобно сидела в кресле и подумала: «Пусть он постучит еще раз». Но стук прекратился, и кто-то отошел от дверей. Богиня заинтересовалась: кто же этот скромный и неуверенный посетитель? Она открыла окно и посмотрела на улицу. Это был некто Вёлер, который поспешно уходил от ее дворца.

Через несколько дней вновь услышала она, что кто-то стучится к ней, но на этот раз стук настойчиво продолжался до тех пор, пока она не встала и не открыла дверь. Перед ней стоял молодой красавец Нильс Сёвстрем. Очень скоро они полюбили друг друга, и у них появился сын, получивший имя Ванадий. Это и есть имя того нового металла, который был открыт в 1831 году шведским физиком и химиком Нильсом Сёвстремом».

В этом рассказе имеется неточность. Первым, кто «постучал» в комнату богини Ванадис, был не немецкий химик Фридрих Вёлер, а замечательный мексиканский химик и минералог Андрее Мануэль дель Рио. Еще задолго до Вёлера, в 1801 году, изучая бурые свинцовые руды Мексики, дель Рио обнаружил, что в них присутствует неизвестный в то время металл. Соединения нового металла были окрашены в самые разнообразные цвета, поэтому ученый назвал открытый им элемент «панхромом», т. е. «всецветным», а позднее заменил это название на «эритроний», что означает «красный».

Однако научно подтвердить свое открытие дель Рио не смог. Более того, в 1802 году он пришел к выводу, что новый элемент - это открытый незадолго до того хром. Ту же ошибку спустя несколько лет повторил Вёлер, который так робко «стучался в дверь богини Ванадис».

Лишь спустя почти тридцать лет состоялось второе рождение ванадия. На этот раз у колыбели новорожденного стоял молодой шведский ученый Нильс Сёвстрем. В то время в Швеции начала развиваться металлургия. В разных частях страны появлялись заводы. И вот что было замечено: металл, выплавленные из железных руд одних месторождений, был хрупким, в то время, как из других руд получался весьма пластичный металл. Чем объяснить такое различие? Сёвстрем решил найти ответ на этот вопрос.

Исследуя химический состав руд, из которых был выплавлен металл высокого качества, ученый после долгих опытов сумел доказать, что в этих рудах содержится новый элемент, причем именно тот, который в свое время был обнаружен дель Рио и ошибочно принят им за хром. Новый металл был назван ванадием.

Ни дель Рио, ни Вёлеру не суждено было стать «крестными отцами» нового элемента, хотя они были близки к этому. После успеха Сёвстрема Вёлер писал своему другу: «Я был настоящим ослом, что проглядел новый элемент в бурой свинцовой руде, и прав был Берцелиус, когда он не без иронии смеялся над тем, как неудачно и слабо, без упорства стучался я в дом богини Ванадис».

Спор Берцелиуса с Озанном

В год распоряжения Канкрина о чеканке монет профессор Юрьевского университета Озанн, исследуя образцы уральской платины, пришел к заключению, что ее сопровождают три новых металла. Один из них Озанн назвал полураном, второй - полином, а третьему в честь латинского названия. России - Рутения дал имя - рутений. "Открытие" Озанна химики встретили с недоверием. Особенно протестовал Берцелиус, авторитет которого в то время был поистине мировым. Возникший между Озанном и Берцелиусом спор взялся разрешить профессор химии Казанского университета К. К. Клаус. Получив в свое распоряжение небольшое количество остатков от чеканки платиновой монеты, Клаус обнаружил в них новый металл, за которым и сохранил название рутений, предложенное Озанном. 13 сентября 1844 г. Клаус сделал в Академии наук сообщение о новом элементе и его свойствах. В 1845 г. доклад Клауса под названием "Химические исследования остатков уральской платиновой руды и металла рутения" вышел в свет в виде отдельной книги". Малое количество изученного материала - не более шести граммов совершенно чистого металла - не позволило мне продолжать мои исследования", - писал Клаус в своей книге. Однако полученные данные о свойствах нового металла дали возможность Клаусу твердо заявить об открытии нового химического элемента.

Желая ознакомить иностранных ученых с открытием нового элемента, Клаус послал образец металла Берцелиусу. Ответ Берцелиуса был по меньшей мере странным. Имея в руках новый элемент с подробным описанием свойств, он не согласился с мнением Клауса. Берцелиус заявил, что полученный от Клауса металл есть "проба нечистого иридия", давно известного элемента. Позднее Берцелиус вынужден был признать свою ошибку.

Взгляды Берцелиуса и Дюма на уксусную и хлоруксусную кислоту

Берцелиус, его ученики и последователи бурно оспаривали правильность работ Дюма. В немецком журнале «Annalen der Chemie und Pharmacie» появилось издевательское письмо знаменитого немецкого химика Фридриха Вёлера под псевдонимом S.С.Н. Windier (по немецки «Schwindler» значит «лжец», «обманщик»). В нем сообщалось, что автору удалось заместить в клетчатке (С₆Н₁₀O₅) и все атомы углерода, водорода и кислорода на хлор, причем свойства клетчатки при этом не изменились. И что теперь в Лондоне делают теплые набрюшники из ваты, состоящей из чистого хлора.

Исследуя взаимодействие органических веществ с хлором, французский химик XIX в. Жан Дюма сделал поразительное открытие: хлор способен замещать водород в молекулах органических соединений. Например, при хлорировании уксусной кислоты сначала один водород метильной группы замещается на хлор, затем другой, третий. Но самым поразительным было то, что по химическим свойствам хлоруксусные кислоты мало чем отличались от самой уксусной кислоты. Обнаруженный Дюма класс реакций был совершенно необъясним господствовавшими в то время электрохимической гипотезой и теорией радикалов Берцелиуса (по выражению французского химика Лорана, открытие хлоруксусной кислоты было подобно метеору, который разрушил всю старую школу).

Берцелиус, распределяя элементы на электроположительные и электроотрицательные, не признавал возможности замещения в органических веществах, без глубокого изменения их химических свойств, водорода (элемента электроположительного) хлором (элементом электроотрицательным). При этом не изменялись внешние свойства молекулы. Почему Дюма и задается вопросом "покоятся ли электрохимические воззрения и представления о полярности, приписываемой молекулам (атомам) простых тел, на столь ясных фактах, чтобы их можно было считать предметами безусловной веры; если же их должно рассматривать как гипотезы, то подходят ли эти гипотезы к фактам? Должно признать, продолжает он, что дело обстоит иначе. В неорганической химии путеводной нитью нам служит изоморфизм, теория, основанная на фактах, как хорошо известно, мало согласных с электрохимическими теориями. В органической химии ту же роль играет теория замещения и может быть будущее покажет, что оба воззрения более тесно связаны между собою, что они вытекают из одних и тех же причин и могут быть обобщены под одним и тем же названием. Пока же на основании превращения уксусной кислоты в хлоруксусную и альдегида в хлоральдегид (хлорал) и из того обстоятельства, что в этих случаях весь водород может быть замещен равным ему объемом хлора без изменения основного химического характера вещества, можно вывести заключение, что в органической химии существуют типы, которые сохраняются и тогда, когда на место водорода мы вводим равные объемы хлора, брома и йода. А это значит, что теория замещения покоится на фактах и при том наиболее блестящих в органической химии". Приводя эту выдержку в своем годовом отчете, Берцелиус замечает: "Дюма приготовил соединение, которому он придает рациональную формулу C₄Cl₆O₃+H₂O (Атомные веса современные; трихлоруксусная кислота рассматривается, как соединение ангидрида с водою.); это наблюдение он причисляет к faits les plus eclatants de la Chimie organique; это - основание его теории замещения, которая, по его мнению, опрокинет электрохимические теории, а между тем оказывается, что стоит только его формулу написать несколько иначе, чтобы иметь соединение щавелевой кислоты с соответственным хлоридом, C₂Cl₆+C₂O₄H₂, который остается соединенным со щавелевой кислотою и в кислоте, и в солях. Мы, следовательно, имеем дело с таким родом соединения, примеров которого известно много; многие, как простые, так и сложные радикалы обладают тем свойством, что их кислородсодержащая часть может вступать в соединение с основаниями и их лишаться, не теряя связи с хлорсодержащей частью. Это воззрение не приведено Дюма и не подвергнуто им опытной проверке, а между тем, если оно верно, то у нового учения, несовместимого, по Дюма, с господствовавшими до сих пор теоретическими представлениями, вырвана из под ног почва и оно должно пасть". Перечислив затем некоторые неорганические соединения, подобные, по его мнению, хлоруксусной кислоте (Между ними Берцелиусом приведен и хлор ангидрид хромовой кислоты - CrO₂Cl₂, который он считал за соединение надхлорного хрома (неизвестного и по сие время) с хромовым ангидридом:

3CrO₂Cl₂ = CrCl₆+2CrO₃,

Берцелиус продолжает: "хлоруксусная кислота Дюма, очевидно, принадлежит к этому классу соединений; в ней радикал углерода соединен и с кислородом, и с хлором. Она может быть, следовательно, щавелевой кислотою, в которой половина кислорода замещена хлором, или же соединением 1 атома (молекулы) щавелевой кислоты с 1 атомом (молекулой) полуторохлористого углерода - C₂Cl₆. Первое предположение не может быть принято, потому что оно допускает возможность замещения хлором 11/2, атомов кислорода (По Берцелиусу щавелевая кислота была C₂O₃.). Дюма же держится третьего представления, совершенно несовместимого с двумя вышеизложенными, по которому хлор замещает не кислород, а электрополо-жительный водород, образуя углеводород C₄Cl₆, обладающий теми же свойствами сложного радикала, как и C₄H₆ или ацетил, и способный якобы с 3 атомами кислорода давать кислоту, тожественную по свойствам с уксусной, но, как видно из сравнения (их физических свойств), вполне от нее отличную". Насколько Берцелиус в то время был глубоко убежден в различной конституции уксусной и трихлоруксусной кислоты, видно хорошо из замечания, высказанного им в том же году ("Jahresb.", 19, 1840, 558) по поводу статьи Жерара ("Journ. f. pr. Ch.", XIV, 17): "Жерар, говорит он, высказал новый взгляд на состав спирта, эфира и их производных; он следующий: известное соединение хрома, кислорода и хлора имеет формулу CrO₂Cl2, хлор замещает в нем атом кислорода (Подразумевается Берцелиусом 1 атом кислорода хромового ангидрида - CrO₃). Уксусная кислота C₄H6+3O заключает в себе 2 атома (молекулы) щавелевой кислоты, из которых в одном весь кислород замещен водородом C₂O₃+C₂H₆. И такой игрой в формулы заполнены 37 страниц. Но уже в следующем году Дюма, развивая далее идею типов, указал, что, говоря о тожестве свойств уксусной и трихлоруксусной кислоты, он подразумевал тожество их химических свойств, наглядно выражающееся, напр., в аналогии распадения их под влиянием щелочей:

C₂H₃O₂K + KOH = CH₄ + K₂CO₈

С₂Cl₃O₂K + KOH = CHCl₃ + K₂CO₈,

так как CH₄ и CHCl₃ являются представителями одного и того же механического типа. С другой стороны, Либих и Греэм публично высказались за большую простоту, достигаемую на почве теории замещения, при рассмотрении хлоропроизводных обыкновенного эфира и эфиров муравьиной и уксусной кислоты, полученных Малагутти, и Берцелиус, уступая давлению новых фактов, в 5-м изд. своего "Lehrbuch der Chemie" (Предисловие помечено ноябрем 1842 г.), на стр. 709, позабыв свой резкий отзыв о Жераре, нашел возможным написать следующее: "Если мы припомним превращение (в тексте разложение) уксусной кислоты под влиянием хлора в хлорощавелевую кислоту (Хлорощавелевой - Chloroxalsaure - Берцелиус называет трихлоруксусную кислоту ("Lehrbuch", 5 изд., стр. 629).), то представляется возможным еще другой взгляд на состав уксусной кислоты (уксусная кислота называется Берцелиусом Acetylsaure.), а именно - она может быть сочетанной щавелевой кислотой, в которой сочетающейся группой (Paarling) является C₂H₆, подобно тому, как сочетающейся группой в хлорощавелевой кислоте является C₂Cl₆, и тогда действие хлора на уксусную кислоту состояло бы только в превращении C₂H₆ в C₂Cl₆. Понятно, нельзя решить, является ли такое представление более правильным, однако, полезно обратить внимание на возможность его". Таким образом Берцелиусу пришлось допустить возможность замещения водорода хлором без изменения химической функции первоначального тела, в котором происходить замещение.

Заключение

Начиная с 1811 Берцелиус занимался систематическим определением элементного состава органических соединений и показал, что их состав подчиняется закону кратных отношений. Опираясь на законы изоморфизма, создал новую систему атомных весов и исправил формулы многих соединений. Усовершенствовал элементный анализ. Когда были обнаружены органические соединения, обладающие при одинаковом составе различными свойствами, Берцелиус назвал это явление изомерией (1830).

Берцелиус обобщил (1835) все известные результаты каталитических исследований, предложил термин «катализ» для обозначения «явлений нестехиометрического вмешательства третьих тел» (катализаторов) в химических реакциях. Он ввел понятие «каталитическая сила», аналогичное современному понятию «каталитическая активность». Выдвинул (1841) представления об аллотропии.

Берцелиус сконструировал и изготовил многочисленные приборы из стекла. Он сам был великолепным стеклодувом. Он настолько усовершенствовал методы эксперимента и конструкции научных приборов, что они применялись впоследствии несколькими поколениями химиков, а некоторые из них используются и в наше время.

Берцелиус опубликовал около 250 научных работ. Начиная с 1821, он регулярно издавал ежегодные обзоры успехов химии и физики (всего 27 томов), на страницах которых происходили научные дискуссии. В течение многих лет эти «Ежегодные сообщения» играли роль важнейшего международного журнала. Написанный Берцелиусом многотомный «Учебник химии» (первый том был опубликован в 1808, а пятый - в 1828) отличался ясным и четким изложением материала. При жизни автора этот учебник выдержал пять изданий (каждый раз в переработанном и расширенном виде) и был переведен на многие языки - французский, итальянский, английский, голландский, немецкий.

Существенное значение для превращения химии в точную науку имело усовершенствование Берцелиусом химической номенклатуры и создание им символики, близкой к современным обозначениям элементов и их соединений. Она заменила символику Дальтона, в которой чувствовалось влияние алхимических знаков. Для обозначения химических элементов Берцелиус предложил применять начальные буквы их латинских названий.

Созданный Берцелиусом "химический язык" позволил простым и наглядным способом сопоставить особенности химических явлений с составом взаимодействующих молекул. Тем самым этот язык в значительной мере способствовал взаимопониманию химиков разных стран и укреплению их научных контактов.

В результате своих работ Берцелиус открыл несколько новых элементов. Так вместе с Хизингером Берцелиус открыл элемент церий. Берцелиус выделил из шлака свинцовых камер неизвестный доселе элемент - селен. Берцелиус открыл в минерале элемент торий. Вместе со своим учеником Н.Г. Сефстеремом Берцелиус обнаружил новый элемент ванадий. Впоследствии Берцелиусу удалось получить элементы, оксиды которых уже были известны; кремний, цирконий, титан, тантал.

Будучи одним из лучших знатоков химии своего времени, Берцелиус объяснил с единой точки зрения многие факты и понятия, ранее казавшиеся не связанными друг с другом. Так, даже горные породы и минералы подаренной ему коллекции Берцелиус расположил не в соответствии с общепринятой тогда кристаллографической систематизацией Р.Ж. Аюи, а по их химическому составу.

Создание новых основных понятий, таких как, изомерия и полимерия, значительное совершенствование химической символики и номенклатуры оказала существенное влияние на развитие современной химии.