Страница 11 из 37
Небольшую путаницу, которая ещё оставалась у Берцелиуса, устранил в 1860 году итальянский химик Станислав Канниццаро; собравшийся 3 сентября 1860 года в Карлсруэ Международный конгресс химиков принял систему относительных атомных масс, предложенную Канниццаро, и этот момент принято считать началом современной химии.
Мы приведём таблицу химических элементов и их атомных масс, принятую в настоящее время[5]. Заметим только, что теперь в качестве единицы атомной массы уже больше не принимают массу атома водорода, как предлагал в своё время Дальтон.
Сейчас атомная единица массы (а.е.м.) выбрана так, чтобы масса атома самого распространённого изотопа углерода была в точности равна 12 а.е.м. Масса атома водорода оказалась при этом чуть больше 1 а.е.м.
В таблицах обычно указывают относительную атомную массу химического элемента — отношение массы атома элемента к атомной единице массы. Эта система единиц принята и в той таблице, которую мы приводим. Что касается указанных там же значков (символов) химических элементов, то они уже нисколько не похожи на кружки Дальтона. Берцелиус предложил — и это было принято огромным большинством химиков, а потом и всеми без исключения — применять в качестве значка химического элемента начальную букву или две буквы его латинского названия, например, водород обозначать буквой H (от латинского Hydrogenium), азот — буквой N (от латинского Nitrogenium), железо — значком Fe (от Ferrum), медь — Cu (от Cuprum), углерод — C (от Carbo) и т. д. Когда нужно обозначить молекулу, то, если в ней есть несколько атомов одного и того же химического элемента, обозначение этого атома не повторяется, как это делал Дальтон, изображавший, молекулу углекислого газа в виде , а просто внизу приписывается цифра, указывающая число атомов; например, та же молекула углекислого газа, состав которой Дальтон случайно угадал правильно, пишется в виде CO2 (C — углерод, O — кислород), молекула воды записывается H2O, молекула аммиака — NH3 и т. д. Упрямый Дальтон до конца жизни (он умер в 1844 году) не хотел принять обозначений Берцелиуса (как из того же упрямства он не хотел принять и его точных атомных масс, предпочитая свои, неточные). Ворча, он говорил, что легче изучить древнееврейский язык, чем понять что-нибудь в химических формулах Берцелиуса. Но мы можем наглядно убедиться в удобстве обозначений Берцелиуса на примере молекулы тростникового сахара, которая по системе Берцелиуса записывается формулой C12H22O11 (12 атомов углерода, 22 атома водорода, 11 атомов кислорода); по Дальтону же пришлось бы нарисовать сорок пять кружков, двенадцать из них зачернить, а в двадцати двух поставить в середине точку. Обозначения Берцелиуса позволяют также легко записать в виде формулы и то, что происходит при химической реакции: это записывают обыкновенно в виде равенства, где слева стоит всё, что было до реакции, а справа — всё, что стало после реакции. Например, горение водорода в кислороде, дающее в результате воду, пишется в виде уравнения
2H2+O2=2H2O
(две молекулы водорода и одна молекула кислорода дают две молекулы воды; заметим по поводу этой формулы, что обыкновенный водород состоит из молекул, содержащих каждая по два водородных атома, и подобным же образом кислород состоит из молекул, каждая из которых составлена из двух атомов кислорода). Горение чёрного пороха может быть представлено формулой
2KNO3 + S + ЗC = K2S + N2 + ЗCO2
(две молекулы калийной селитры, атом серы, три атома углерода, соединяясь, дают молекулу сернистого калия, молекулу азота и три молекулы углекислого газа).
Ещё удобнее было бы (хотя, впрочем, это мало принято у химиков) вместо знака = писать стрелку →, отчётливее указывающую направление химического превращения; обе реакции, которые в виде примера были только что написаны, при этом приняли бы вид
2H2 + O2 → 2H2O, 2KNO3 + S + ЗC → K2S + N2 + 3CO2.
После всех этих предварительных разговоров и объяснений приводим таблицу ныне известных химических элементов и их атомных масс.
Не преувеличивая, можно сказать, что эта небольшая таблица, помещающаяся на одной-двух страницах, представляет концентрированный результат упорнейшего труда многих поколений химиков, со времён Берцелиуса и до наших дней. (Порядок, в котором в этой таблице расположены элементы, выбран не случайно: элементы расположены в порядке растущей атомной массы.)
Спросим себя, что же стало с гипотезой Праута, которая была основана на том, что атомные массы элементов — точные целые числа? Осталось ли что-нибудь от этой гипотезы? Увы, не только весьма точные современные числа не подтверждают мнения Праута о целочисленности атомных масс, но даже и первые измерения Берцелиуса показали, что не все атомные массы являются целыми числами.
Таблица химических элементов, их символов и атомных масс[6]