Глазами Монжа-Бертолле

«Грани нет между этими явлениями и чисто химическими», — заявил Дмитрий Иванович Менделеев. В своем капитальном труде «О соединении спирта с водой» он высказал мнение, что определенные химические соединения — лишь частный случай неопределенных соединений или растворов. Ибо к жидким однородным системам тоже приложимо мерило стехиометрии! Тому свидетельство гидраты спирта и серной кислоты.

Это было не отрицанием законов Пруста — Дальтона. Скорее их обобщением. Но как ни парадоксально, обобщение вело к ограничению! Теперь прежний критерий объекта химических исследований оказывался явно недостаточным. И Курнаков решительно пересмотрел его, завершив дело, начатое Менделеевым.

Нернст очень скоро убедился в правоте Менделеева. Знаменитый Аррениус, создавший теорию электролитической диссоциации, полностью подтвердил экспериментальные результаты и теоретические выводы автора гидратной теории. А геометрические приемы Менделеева получили блистательное развитие в трудах Курнакова.

Разрывы сплошности на своих диаграммах Менделеев называл «особыми точками». Подобных геометрических характеристик впоследствии оказалось немало. И все они стали тончайшим инструментом исследования в физико-химическом анализе.

Когда мы говорим «раствор», то подразумеваем нечто жидкое. Однако физико-химический анализ занимается и совершенно необычными растворами — твердыми.

Занавес опускается, легко шурша тяжелыми складками, и над просцениумом смыкаются бархатные крылья мхатовской чайки. Спектакль окончен. Улеглись страсти, еще минуту назад кипевшие в извечном конфликте между силами добра и зла. «Финита ля комедиа», — вздохнет завзятый театрал, за улыбкой скрывая зевок. «Система пришла в равновесие», — подумает иной химик, глядя на застывший двукрылый взмах знаменитого мхатовского символа…

Равновесная система… Да, это тоже результат своеобразного драматического конфликта. Только столкновение разыгрывается между силами химического сродства.

Бурны и скоротечны страсти, кипящие в раскаленном чреве доменной печи, сонны и неторопливы геохимические процессы, породившие водную оболочку нашей планеты. Но как бы ни были несхожи между собой огненно-жидкий металл, стынущий в изложницах, и густой рассол Кара-Богаз-Гола, выкипающий под знойным дыханием пустыни, — все это системы, пришедшие в состояние умиротворенного равновесия. Для строгого описания подобных драматических «апофеозов» непригоден общепонятный язык драматургии. Мало того, даже классический язык древней науки, оперирующий латинскими значками химических формул, оказывается в этих случаях невыразительным, слишком скудным, слишком невнятным.

Совершенно по-новому зазвучал язык курнаковских геометрических построений.

Если бы Квазимодо, растопив свинец на крыше Собора Парижской богоматери, опустил в чан термометр, то столбик ртути остановился бы напротив отметки «327 градусов». А стойкий оловянный солдатик из милой и немного сентиментальной сказки Андерсена разомлел от каминного жара и превратился в крохотное металлическое сердечко при 232 градусах. Но до точных цифр обычно нет дела ни героям, ни авторам художественных произведений. Хотя будь эти цифры раза в три больше, нам не довелось бы вспоминать названные эпизоды. Лишь оттого, что свинец и олово плавятся при относительно низкой температуре, их легко растопить над костром или в камине. Но любой порядочный паяльник подтвердит, что третник — сплав олова и свинца — плавится при более низкой температуре (примерно 180 градусов), чем каждый из металлов в отдельности.

Хотите проверить? Возьмите чистое олово и свинец и приготовьте сплавы: 90 процентов Pb плюс 10 процентов Sn, 80 процентов Pb плюс 20 процентов Sn и так далее. Только имейте в виду: проценты здесь не совсем обычные. Не весовые. Не объемные. Атомные.

Пусть надо составить пробу 50 процентов Pb и столько же Sn. Это означает, что на каждые 50 атомов свинца должно приходиться 50 атомов олова. Так и будет, если 1 грамм-атом свинца (82 грамма) сплавить с 1 грамм-атомом олова (50 граммов). Разумеется, вовсе не обязательно брать именно такие количества. Можно обойтись половинками или даже меньшими долями грамм-атома. Лишь бы соблюдалось соотношение 50 процентов Pb плюс 50 процентов Sn. (Правда, чем весомее проба, тем точнее измерения!)

Возьмем еще пример: 90 процентов Pb плюс 10 процентов Sn. 90 процентов от 82 граммов (1 грамм-атом Pb) составит 73,8 грамма, а 10 процентов от 50 граммов (1 грамм-атом Sn) соответственно 5 граммов.

Теперь осталось взять навески Pb и Sn попарно и сплавить в тигле или, на худой конец, в консервной банке.

Здесь читателю предлагается возможность нарисовать чайку на расческе.

Измерьте точки плавления (затвердевания) каждой пробы, а также чистого олова и свинца.