Лр. Фридрих Энгельс АнтиДюринг. Диалектика природы (сборник)
 Скачать 4.53 Mb.
|
|
благодаря этому вступлению цинка. Мы видим здесь, как на помощь устарелым представлениям о контакте приходят устарелые химические представления. Согласно новейшим воззрениям, соль есть кислота, в которой водород замещен каким-нибудь металлом. Рассматриваемый нами процесс подтверждает это воззрение прямое вытеснение водорода кислоты цинком вполне объясняет происходящее здесь превращение энергии. Прежнее воззрение, которого придерживается Видеман, считает соль соединением какого-нибудь металлического окисла с какой-ни- будь кислотой и поэтому говорит не о сернокислом цинке, а о сернокислой окиси цинка. Но для получения в нашей цепи из цинка и серной кислоты сернокислой окиси цинка необходимо, чтобы цинк сперва окислился. Для достаточно быстрого окисления цинка мы нуждаемся в свободном кислороде. Чтобы получить свободный кислород, мы должны допустить, – так как на меди появляется водород, – что вода разлагается на свои составные части. Для разложения воды мы нуждаемся в огромном количестве энергии. Откуда же она получается Просто благодаря электролитическому процессу, который в свою очередь не может иметь места, пока не начал образовываться его конечный химический продукт, сернокислая окись цинка». Дитя рождает свою мать. Таким образом, и здесь у Видемана весь процесс совершенно извращен и поставлен наголову, и это потому, что Видеман, не задумываясь, валит в одну кучу два прямо противоположных процесса – активный и пассивный электроли- зы, рассматривая их как электролиз просто. До сих пор мы рассматривали только то, что происходит вцепите. тот процесс, при котором благодаря химическому действию освобождается избыток энергии, превращающийся при помощи приспособлений цепи в электричество. Но как известно, этот процесс можно обратить получившееся вцепи из химической энергии электричество длительного тока может быть в свою очередь обратно превращено в химическую энергию во включенной в цепь электролитической ванне. Оба процесса явно противоположны друг другу если рассматривать первый как химико-электрический, то второй является электрохимическим. Оба они могут происходить водной и той же цепи с одними и теми же веществами. Так, например, батарея из газовых элементов, ток которой порождается благодаря соединению водорода и кислорода вводу, может дать во включенной в цепь электролитической ванне водород и кислород в той пропорции, в которой они образуют воду. Обычная концепция рассматривает оба эти противоположных процесса под одним общим названием электролиза и не проводит различия между активными пассивным электролизами, между возбуждающей жидкостью и пассивным электролитом. Так, Видеман на 143 страницах рассматривает электролиз вообще, прибавляя затем в заключение несколько замечаний об электролизе вцепи где происходящие в действительных цепях процессы занимают к тому же только наименьшую часть семнадцати страничек этого отдела. Равным образом ив следующей затем «теории электролиза эта противоположность между цепью и электролитической ванной даже и не упоминается а тот, кто пытался бы отыскать в примыкающей сюда главе Влияние электролиза на сопротивление проводников и на электродвижущую силу в замкнутой цепи какие-нибудь соображения насчет превращений энергии в замкнутой цепи, был бы жестоко разочарован. Рассмотрим же этот непреодолимый электролитический процесс, который способен без видимого притока энергии отделить H2 от О и который в интересующих нас теперь отделах книги играет туже роль, какую прежде играла таинственная электрическая разъединительная сила». «Наряду с первичным, чисто электролитическим процессом отделения ионов возникает еще масса вторичных совершенно независимых от него, чисто химических процессов благодаря воздействию выделенных током ионов. Это воздействие может производиться на вещество электродов и на разлагаемое тело, а в растворах также на растворитель (кн, стр. Вернемся к приведенной выше цепи цинк и медь враз- бавленной серной кислоте. Здесь, по собственным словам Видемана, выделяемые ионы – это Ни Оводы. Следовательно, для него окисление цинка и образование ZnSO 4 есть вторичный, независимый от электролитического процесса, чисто химический процесс, хотя только благодаря ему становится возможным первичный процесс. Рассмотрим несколько подробнее ту путаницу, которая неизбежно должна получиться из этого извращения действительного хода вещей. Остановимся прежде всего на так называемых вторичных процессах в электролитической ванне, для иллюстрации которых Видеман приводит нам несколько примеров (стр. Электролиз сернокислого натрия (Na 2 SO 4 ), растворенного в воде. Сернокислый натрий распадается на 1 эквивалент SO 3 +О… и 1 эквивалент Na… Но последний реагирует с водой раствора и выделяет из нее 1 эквивалент Н, причем образуется эквивалент едкого натра, который растворяется в окружающей воде». Уравнение пишется следующим образом + 2 НО О + SO 3 + 2NaOH + 2 Н. В этом примере можно было бы действительно рассматривать разложение = Na 2 + SO 3 + О как первичный, электрохимический, а дальнейшее превращение НОН как вторичный, чисто химический процесс. Но этот вторичный процесс совершается непосредственно на том электроде, где появляется водород поэтому освобождающееся здесь весьма значительное количество энергии (111 810 единиц теплоты для Na, ОН. по Юлиусу Томсену) превра- 377 Заметим раз навсегда, что Видеман употребляет повсюду старые химические значения эквивалентов и пишет HO, ZnCl и т. д. У меня же повсюду даны современные атомные веса, так что я пишу Нит. д NaOH щается – по крайней мере большею частью – в электричество, и только небольшая часть переходит в электролитической ванне непосредственно в теплоту. Однако последнее может произойти и с химической энергией, прямо или первично освобождающейся вцепи Но получившееся таким образом и превратившееся в электричество количество энергии вычитается из того количества ее, которое должен доставлять ток для непрерывного разложения Na 2 SO 4. Если превращение натрия в гидрат окиси являлось в первый момент всего процесса вторичным процессом, то со второго момента оно становится существенным фактором всего процесса и перестает поэтому быть вторичным. Но в этой электролитической ванне происходит еще третий процесс SO 3 – если оно не вступает в соединение с металлом положительного электрода, причем опять-таки освободилось бы некоторое количество энергии, – соединяется с НО в H 2 SO 4 , серную кислоту. Однако это превращение не происходит непременно непосредственно на электроде, и поэтому освобождающееся при этом количество энергии (21 320 единиц теплоты по Юлиусу Томсену) целиком или в зна- чительнейшей части в самой электролитической ванне превращается в теплоту, отдавая, в форме электричества, току в крайнем случае лишь весьма незначительную свою часть. Таким образом, единственный действительно вторичный процесс, имеющий место в этой электролитической ванне, у Ви- демана не упоминается вовсе II. Если подвергать электролизу раствор медного купороса между положительным медным электродом и отрицательным платиновым, то – при одновременном разложении сернокислой воды в той же цепи – на отрицательном платиновом электроде на 1 эквивалент разложенной воды выделяется эквивалент меди на положительном электроде должен был бы появиться 1 эквивалентно последнее соединяется с медью электрода, образуя 1 эквивалент CuSO4, который растворяется вводе подвергаемого электролизу раствора Итак, мы должны, выражаясь современным химическим языком, представить себе весь процесс следующим образом: на платине осаждается Cu; освобождающееся SO4, которое не может существовать само по себе, распадается на SO 3 +О, причем последний улетучивается в свободном виде SO3 заимствует из растворителя H2O и образует серную кислоту, которая снова соединяется, при выделении H2, с медью электрода в CuSO4. Строго говоря, мы имеем здесь три процесса 1) разделение Cu и SO4; 2) SO3 + ОНО+ О 3) H 2 SO 4 + Cu = H 2 + CuSO 4. Можно было бы рассматривать первый процесс как первичный, а оба других как вторичные. Но если мы поставим вопрос о происходящих здесь превращениях энергии, то мы найдем, что первый процесс целиком компенсируется частью третьего отде- 379 CuSO 4 +5H 2 O 380 Кн. I, стр. 481. ление меди от SO4 компенсируется обратным соединением обоих на другом электроде. Если мы отвлечемся от энергии, необходимой для перемещения меди от одного электрода к другому, а также от неизбежной (неопределимой точно) потери энергии вцепи благодаря превращению ее в теплоту, то мы окажемся здесь перед таким случаем, где так называемый первичный процесс не отнимает у тока никакой энергии. Ток дает энергию исключительно только для того, чтобы сделать возможным разделение (к тому же еще непрямое, а косвенное) H2 и О, которое оказывается действительным химическим результатом всего процесса, – стало быть, для того, чтобы осуществить некоторый вторичный или даже третичный процесс. Тем не менее в обоих приведенных выше примерах, равно как ив других случаях, различение первичных и вторичных процессов имеет бесспорно некоторую относительную правомерность. Так, в обоих случаях наряду с прочими явлениями происходит, по-видимому, также и разложение воды, причем составные элементы воды выделяются на противоположных электродах. Так как, согласно новейшим опытам, абсолютно чистая вода максимально приближается к идеалу непроводника, а следовательно, и неэлектролита, то важно доказать, что в этих и подобных случаях разлагается прямо электрохимически невода, а что здесь составные элементы воды выделяются из кислоты, в образовании которой, разумеется, должна участвовать также и вода раствора III. Если подвергать электролизу соляную кислоту одновременно в двух образных трубках и пользоваться водной трубке положительным цинковым электродом, а в другой медным электродом, тов первой трубке растворяется количество цинка 32,53, во второй – количество меди Оставим пока в стороне медь и обратимся к цинку. По Видеману, первичным процессом является здесь разложение, вторичным – растворение Итак, согласно этой точке зрения, ток извне доставляет в электролитическую ванну необходимую для разделения Ни Cl энергию после того как произошло это разделение, Cl соединяется с Zn, причем освобождается некоторое количество энергии, вычитающееся из энергии, необходимой для разделения Ни таким образом, ток должен доставить только разницу этих величин. Пока все идет великолепно; но если мы рассмотрим внимательнее оба эти количества энергии, то найдем, что количество энергии, освобождающееся при образовании ZnCl 2 , больше количества ее, потребляемого при разделении 2HC1, и что, следовательно, ток не только не должен доставлять энергию извне, но, наоборот, он сам получает энергию Перед нами теперь уже не пассивный электролита возбуждающая жидкость, не электролитическая ванна, а цепь увеличивающая образующую ток бата- 381 HCl + 8 Н Кн. I, стр. 482. рею на один лишний элемент процесс, который мы, по Ви- деману, должны рассматривать как вторичный, оказывается абсолютно первичным, становится источником энергии всего процесса, делая этот процесс независимым от доставляемого извне тока батареи. Здесь мы ясно видим, в чем заключается источник всей путаницы, царящей в теоретическом изложении Видемана. Видеман исходит из электролиза, не интересуясь тем, активен он или пассивен, не заботясь о том, имеет ли он перед собой цепь или электролитическую ванну. Коновал есть коновал, как сказал старый майор вольноопределяющемуся из докторов философии. Атак как электролиз гораздо проще изучать в электролитической ванне, чем вцепи, то он фактически исходит из электролитической ванны и делает из происходящих в ней процессов, из частично правомерного разделения их на первичные и вторичные, масштаб для совершенно обратных процессов вцепи, не замечая при этом вовсе, как электролитическая ванна незаметно превращается у него в цепь. Поэтому они может выставить положение: «Химическое сродство выделяющихся веществ по отношению к электродам не имеет никакого влияния на собственно электролитический процесс (кн. I, стр. 471) – по Имеется ввиду следующий анекдот. Старый майор, услышав от вольноопределяющегося, что тот является доктором философии, и не желая разбираться в том, что это значит и какова разница между доктором философии и доктором медицины, сказал Для меня это безразлично, коновал есть коновал ist Pflasterkasten)». ложение, которое в этой абсолютной форме, как мы видели, совершенно неверно. Отсюда же у него и троякая теория образования тока во-первых, старая, традиционная теория на основе чистого контакта во-вторых, теория, основывающаяся на уже более абстрактно понимаемой электрической разъединительной силе, которая непонятным образом доставляет себе или электролитическому процессу энергию, необходимую, чтобы оторвать друг от друга вцепи Ни Cl и сверх того образовать еще ток наконец, современная химико-электрическая теория, доказывающая, что источником этой энергии является алгебраическая сумма всех химических действий вцепи. Подобно тому как Видеман не замечает, что второе объяснение опровергает первое, точно также он не догадывается, что третье, со своей стороны, уничтожает второе. Наоборот, у него положение о сохранении энергии чисто внешним образом пристегивается к старой традиционной теории, подобно тому как прибавляют новую геометрическую теорему к прежним теоремам. Он вовсе не догадывается о том, что это положение делает необходимым пересмотр всех традиционных взглядов как в этой области естествознания, таки во всех других. Поэтому-то Видеман ограничивается тем, что просто констатирует его при объяснении тока, а затем спокойно откладывает его в сторону, чтобы снова извлечь лишь в самом конце книги, в главе о действиях тока. Даже в теории возбуждения электричества контактом (кн. I, стр. 781 и следующие) учение о сохранении энергии не играет никакой роли при объяснении главной стороны дела и привлекается лишь мимоходом для разъяснения побочных пунктов оно является и остается вторичным процессом». Но вернемся к вышеприведенному примеру III. Там один и тот же ток вызывал электролитическое разложение соляной кислоты в двух образных трубках, нов одной из них положительным электродом был цинка в другой – медь. Согласно основному электролитическому закону Фарадея, один и тот же гальванический ток разлагает в каждой электролитической ванне эквивалентные количества электролитов, и количества выделенных на обоих электродах веществ относятся друг к другу тоже каких эквиваленты (кн. I, стр. Между тем оказалось, что в вышеприведенном случаев первой трубке растворилось 32,53 цинка, а во второй 2 x 31,7 меди. «Но», – продолжает Видеман, – это вовсе не есть доказательство эквивалентности этих количеств. Они наблюдаются только в случае очень слабых токов, при образовании… с одной стороны, хлористого цинка, ас другой хлористой меди. В случае более сильных токов количество растворенной меди притом же самом количестве растворенного цинка опустилось бы до 31,7, а количество образовавшегося при этом хлористого соединения соответственно увеличилось бы». Цинк, как известно, образует только одно соединение с хлором – хлористый цинк ZnCl 2 , медь же – два хлорную медь CuCl 2 и хлористую медь Cu 2 Cl 2. Явление происходит, следовательно, таким образом, что слабый ток отрывает от электрода на каждые два атома хлора два атома меди, которые остаются связанными между собой при помощи одной из двух своих единиц сродства, между тем как две их свободные единицы сродства соединяются с двумя атомами хлора: Если же ток становится сильнее, то он совершенно отрывает атомы меди друг от друга, и каждый из них в отдельности соединяется с двумя атомами хлора: При токах средней силы оба эти вида соединений образуются рядом друг с другом. Таким образом, образование того или другого из этих соединений зависит исключительно лишь от силы тока, и поэтому весь процесс носит по существу электрохимический характер, если это слово имеет вообще какой-нибудь смысл. Несмотря на это, Видеман категорически объявляет его вторичным, те. не электрохимическим, а чисто химическим процессом. Вышеприведенный опыт принадлежит Рено (1867 г) и относится к целому ряду аналогичных опытов, в которых один и тот же ток проводился в образной трубке через раствор поваренной соли (положительный электрод – цинка в другой ванне через различные электролиты с различными металлами в качестве положительных электродов. При этом растворенные на один эквивалент цинка количества других металлов показали большие отклонения, и Видеман приводит результаты всего ряда опытов, которые, однако, в большинстве случаев химически вполне понятны и никак немо- гут быть иными. Так, например, на 1 эквивалент цинка в соляной кислоте растворялось только 2/ 3 эквивалента золота. Это может казаться странным лишь в том случае, если, подобно Видеману, придерживаться старых эквивалентных весов и изображать хлористый цинк через ZnCl, где как хлор, таки цинк фигурируют в хлористом соединении каждый только с одной единицей сродства. В действительности же здесь на один атом цинка приходится два атома хлора (ZnCl 2 ), и, зная эту формулу, мы сразу же видим, что в вышеприведенном определении эквивалентов за единицу надо принимать атом хлора, а не атом цинка. Формулу же для хлорного золота надо писать AuCl 3 ; в этом случае ясно, что 3ZnCl 2 содержат ровно столько же хлора, сколько, и что поэтому все процессы вцепи или электролитической ванне (первичные, вторичные и третичные) вынуждены будут на одну превращенную в хлористый цинк весовую часть цинка превращать в хлорное золото не больше и не меньше чем 2 / 3 весовой части золота. Это имеет абсолютное значение, если только не предположить, что гальваническим путем можно получить также и соединение в этом последнем случае на 1 эквивалент цинка должны были бы быть растворены даже 2 эквивалента золота, и, следовательно, могли бы иметь место, в зависимости от силы тока, такие же вариации, какие были указаны выше на примере меди и хлора. Значение опытов Рено заключается в том, что они показывают, как закон Фарадея подтверждается фактами, как будто бы противоречащими ему. Но совершенно непонятно, какое значение они должны иметь для объяснения вторичных процессов при электролизе. Третий пример Видемана привел нас уже опять от электролитической ванны к цепи. И действительно, наибольший интерес представляет цепь, если исследовать электролитические процессы сточки зрения происходящих при этом превращений энергии. Так, мы нередко наталкиваемся на такие цепи, в которых химико-электрические процессы как будто находятся в прямом противоречии с законом сохранения Здесь и ниже у Энгельса употреблено слово «Gewichtsteil» (весовая часть, но речь по-прежнему идет об эквивалентах энергии и совершаются как будто вопреки законам химического сродства. Согласно измерениям Поггендорфа 385 , цепь цинк, концентрированный раствор поваренной соли, платина – дает ток силой в 134,6 386 . Таким образом, мы имеем здесь довольно солидное количество электричества, на 1 / 3 больше, чем в элементе Даниеля. Где же источник появляющейся здесь в форме электричества энергии Первичным процессом является здесь вытеснение цинком натрия из его соединения с хлором. Нов обычной химии не цинк вытесняет натрий из хлористых и других соединений, а, наоборот, натрий вытесняет цинк. Первичный процесс не только не в состоянии дать току вышеуказанного количества энергии, но, наоборот, сам нуждается для своего осуществления в притоке энергии извне. Таким образом, с одним лишь первичным процессом мы опять-таки не двигаемся с места. Поэтому рассмотрим, как процесс происходит в действительности. Мы находим, что происходящее здесь превращение выражается не через + 2NaCl = ZnCb + а через + 2NaCl + 2H2O = ZnCl2 + 2NaOH + H2. Иными слова Здесь ив дальнейшем результаты опытов Поггендорфа Энгельс приводит по книге Видемана, т. I, стр. 368–372. 386 Пометка на полях Если принять, что сила тока 1 элемента Даниеля = 100». – Ред ми натрий не выделяется в свободном виде на отрицательном электроде, а превращается в гидрат окиси, как выше в примере I (стр. Для вычисления происходящих при этом превращений энергии мы имеем по меньшей мере опорные пункты в определениях Юлиуса Томсена. Согласно им, мы имеем следующее количество освободившейся энергии при соединениях, Cl 2 ) = 97 210 (ZnCl2, aqua) = 15 630 итого для растворенного единиц теплоты (N, O, H, aqua) = 223 620 «« 336 460 Отсюда надо вычесть количество энергии, потраченное при разделениях: 329 740 Избыток освободившейся энергии = 6720 единицам теп- лоты. Этого количества, конечно, мало для полученной Погген- дорфом силы тока, но его достаточно, чтобы объяснить, с одной стороны, отделение натрия от хлора, ас другой – образование тока вообще. Здесь перед нами поразительный пример того, что различие между первичными и вторичными процессами вполне относительно и что оно приводит нас к абсурду, если мы станем его рассматривать как нечто абсолютное. Если брать первичный электролитический процесс сам по себе, изолированно, то он не только не может породить тока, но они сам не может совершаться. Только вторичный, якобы чисто химический процесс впервые делает возможным первичный процесс, доставляя сверх того весь избыток энергии, необходимый для образования тока. Таким образом, он оказывается в действительности первичным процессом, а «первичный» оказывается вторичным. Когда Гегель, выступая против метафизиков и против метафизически мыслящих естествоиспытателей, диалектически превращал выдуманные ими неподвижные различия и противоположности в нечто обратное тому, что они утверждали, то его обвиняли в том, что он извращает их слова. Но когда природа поступает с этими различиями и противоположностями также, как старик Гегель, тоне пора ли несколько ближе исследовать это дело? С большим правом можно считать вторичными те процессы, которые, хотя и происходят вследствие химико-электри- ческого процесса вцепи или электрохимического процесса в электролитической ванне, но совершаются независимо и отдельно от него, тете процессы, которые имеют место на некотором расстоянии от электродов. Поэтому совершающиеся при подобных вторичных процессах превращения энергии и не вступают в электрический процесс они ни отнимают у последнего, ни доставляют ему прямым образом энергию. Подобные процессы встречаются в электролитической ванне очень часто выше под № I мы имели пример этого в образовании серной кислоты при электролизе сернокислого натрия. Нов электролитической ванне они представляют меньше интереса. Зато гораздо более важно с практической стороны появление их вцепи, ибо хотя прямым образом они и не доставляют энергию химико-электрическому процессу и не отнимают ее у него, но всё же они изменяют общую сумму имеющейся вцепи энергии, воздействуя благодаря этому на химико-электрический процесс косвенным образом. Сюда относятся, кроме позднейших химических превращений обычного типа, явления, обнаруживающиеся тогда, когда ионы выделяются на электродах в состоянии, отличном оттого состояния, в котором они обычно обнаруживаются в свободном виде, и когда они затем переходят в это последнее состояние лишь после того, как покинули электроды. Ионы могут при этом обнаружить другую плотность или же принять другое агрегатное состояние. Но они могут претерпеть значительные изменения также и со стороны своего молекулярного строения, и это является наиболее интересным случаем. Во всех этих случаях вторичному, происходящему на известном расстоянии от электродов, химическому или физическому изменению ионов соответствует аналогичное изменение теплоты по большей части теплота освобождается, в отдельных случаях она потребляется. Это изменение теплоты, само собой разумеется, ограничивается прежде всего тем местом, где оно происходит жидкость вцепи или в электролитической ванне согревается либо охлаждается остальные же части замкнутой цепи остаются незатронутыми этим изменением. Поэтому эта теплота называется местной теплотой. Таким образом, освобождающаяся химическая энергия, служащая для превращения в электричество, уменьшается или увеличивается на эквивалент этой порожденной вцепи положительной или отрицательной местной теплоты. Вцепи с перекисью водорода и соляной кислотой всей освобождающейся энергии потреблялось, по Фав- ру, в форме местной теплоты наоборот, элемент Грова значительно охлаждался после замыкания и, следовательно, доставлял цепи путем поглощения теплоты еще энергию извне. Мы видим, таким образом, что и эти вторичные процессы оказывают обратное воздействие на первичный процесс. С какой бы стороны мы ни подошли к рассматриваемому вопросу, различие между первичными и вторичными процессами остается чисто относительными, как правило, снова снимается в их взаимодействии между собой. Если это забывают, если рассматривают подобные относительные противоположности как нечто абсолютное, тов конце концов неизбежно запутываются, как мы видели выше, в безнадежных противоречиях. При электролитическом выделении газов металлические электроды покрываются, как известно, тонким слоем газа; вследствие этого сила тока убывает, пока электроды не насытятся газом, вслед зачем ослабленный ток становится снова постоянным. Фавр и Зильберман доказали, что в подобной электролитической ванне тоже возникает местная теплота, которая может происходить лишь оттого, что газы освобождаются на электродах не в том состоянии, в котором они обычно существуют, и что после своего отделения от электродов они переходят в это своеобычное состояние лишь благодаря дальнейшему процессу, связанному с выделением теплоты. Нов каком состоянии выделяются газы на электродах Трудно выразиться поэтому поводу с большей осторожностью, чем это делает Видеман. Он называет это состояние известным, «аллотропным», активным, наконец, в случае кислорода, иногда также озонированным. В случае же водорода он выражается еще более таинственным образом. Местами проглядывает воззрение, что озон и перекись водорода суть те формы, в которых реализуется это активное состояние. При этом озон настолько преследует нашего автора, что он объясняет даже крайне электроотрицательные свойства некоторых перекисей тем, что они, может быть, содержат часть кислорода в озонированном состоянии (кн. стр. 57). Действительно, при так называемом разложении воды образуется как озон, таки перекись водорода, но лишь в незначительных количествах. Нет никаких оснований предполагать, что местная теплота обусловливается в рассматриваемом случае тем, что более или менее значительные количества обоих вышеуказанных соединений сперва возникают, а затем разлагаются. Мы не знаем теплоты образования озона (О) из свободных атомов кислорода. Теплота образования перекиси водорода изв жидком состоянии) + О по Бертло 387 = 21 480; следовательно, образование этого соединения в более или менее значительных количествах должно было бы обусловить большой добавочный приток энергии (примерно тридцать процентов энергии, необходимой для разделения H 2 и О, который бросался бы в глаза и который можно было бы обнаружить. Наконец, озон и перекись водорода объяснили бы лишь явления, относящиеся к кислороду (если мы отвлечемся от перемен направления тока, при которых оба газа встретились бы на одном и том же электроде), не объясняя случая с водородом. А между теми последний выделяется в активном состоянии, притом так, что в сочетании раствор азотнокислого калия между платиновыми электродами, водород соединяется с выделяющимся из кислоты азотом прямо в аммиак. В действительности все эти трудности и неполадки не существуют. Выделение веществ в активном состоянии» не является монополией электролитического процесса. При каждом химическом разложении происходит тоже самое. Оно выделяет освободившийся химический элемент сперва в форме свободных атомов ОН и т. д, которые лишь затем, после своего освобождения, могут соединяться в молекулы и т. д, выделяя при этом соединении опре- 387 Этот результат термохимических измерений Бертло Энгельс приводит по книге А. Наумана Руководство по общей и физической химии, Гейдельберг, 1877, стр. 652. деленное, однако до сих пор еще неустановленное, количество энергии, проявляющейся в форме теплоты. Нов тот ничтожный промежуток времени, когда атомы свободны, они являются носителями всей той энергии, которую они вообще могут взять на себя обладая максимумом доступной им энергии, они свободно могут вступить во всякое подходящее для них соединение. Следовательно, они находятся в активном состоянии по сравнению с молекулами ОН, которые уже отдали часть этой энергии и не могут вступить в соединения с другими элементами, если не получат обратно извне этого отданного ими количества энергии. Поэтому намнет нужды искать спасения только в озоне ив перекиси водорода, которые сами являются лишь продуктами этого активного состояния. Например, что касается только что упомянутого образования аммиака при электролизе азотнокислого калия то мы можем осуществить это образование аммиака также и без цепи, просто химическим путем, прибавляя азотную кислоту или раствор какой-нибудь азотнокислой соли к какой-нибудь такой жидкости, в которой водород освобождается посредством химических процессов. Активное состояние водорода тождественно в обоих случаях. Нов электролитическом процессе интересно то, что здесь мимолетное существование свободных атомов становится, так сказать, осязаемым. Процесс делится здесь на две фазы электролиз выделяет на электродах свободные атомы, а их соединение в молекулы происходит на некотором расстоянии от электродов. Как ни ничтожно мало это расстояние сточки зрения отношений между массами, его достаточно, чтобы по крайней мере в значительной части воспрепятствовать израсходованию освобождающейся при образовании молекул энергии на электрический процесс и чтобы тем самым обусловить превращение этой энергии в теплоту, а именно в местную теплоту вцепи. Но этим доказывается, что элементы выделились в виде свободных атомов и существовали некоторое время в качестве свободных атомов вцепи. Факт этот, который мы в чистой химии можем установить только путем теоретических умозаключений, доказывается нам здесь экспериментально, насколько это возможно без чувственного восприятия самих атомов и молекул. Ив этом заключается огромное научное значение так называемой местной теплоты вцепи Превращение химической энергии в электричество посредством гальванической цепи есть процесс, о ходе которого мы почти ничего не знаем и сможем узнать что-нибудь более определенное, пожалуй, лишь тогда, когда лучше познакомимся с modus operandi 388 самого электрического движения Способом действия. – Ред Цепи приписывается некоторая электрическая разъединительная сила, вполне определенная для каждой определенной цепи. Как мы видели в самом начале, Видеман вынужден признать, что эта электрическая разъединительная силане является определенной формой энергии. Наоборот, она прежде всего нечто иное, как способность, как свойство той или иной цепи превращать в единицу времени определенное количество освобождающейся химической энергии в электричество. Сама эта химическая энергия никогда во всем ходе процесса не принимает форму электрической разъединительной силы, а, напротив, тотчас же и непосредственно принимает форму так называемой электродвижущей силы, те. электрического движения. Если в обыденной жизни говорят о силе какой-нибудь паровой машины в том смысле, что она способна превратить в единицу времени определенное количество теплоты в движение масс, то это вовсе не основание для того, чтобы переносить эту путаницу понятий ив науку. С таким же успехом можно было бы говорить о различной силе пистолета, карабина, гладкоствольного ружья и винтовки, стреляющей удлиненными пулями, потому что они при одинаковом заряде пороха и одинаковом весе пули стреляют на различное расстояние. Но здесь нелепость подобного способа выражения бросается в глаза. Всякий знает, что причиной, приводящей пулю в движение, является воспламенение пороха и что различная дальнобойность ружья обусловливается исключительно только большей или меньшей растратой энергии, в зависимости от длины ствола, от зазора пули и от ее формы. Но тоже самое относится к силе пара и к электрической разъединительной силе. Две паровые машины при прочих равных условиях, те. при предположении, что в обеих в одинаковые промежутки времени освобождаются одинаковые количества энергии, или две гальванические цепи, удовлетворяющие тем же самым условиям, отличаются друг от друга в отношении производимой ими работы лишь тем, что в них имеет место большая или меньшая растрата энергии. И если техника огнестрельного оружия обходилась до сих пор во всех армиях без допущения особой огнестрельной силы оружия, то для науки об электричестве совершенно непростительно допускать какую-то аналогичную этой огнестрельной силе электрическую разъединительную силу, силу, в которой нет абсолютно никакой энергии и которая, следовательно, из самой себя не может произвести работы даже на одну миллионную долю миллиграммомиллиметра. То же самое относится и ко второй форме этой разъединительной силы, к упоминаемой Гельмгольцем электрической контактной силе металлов. Она есть нечто иное, как свойство металлов превращать при их контакте имеющуюся налицо энергию другого рода в электричество. Значит, она опять-таки оказывается силой, не содержащей в себе и ис- 389 Имеется ввиду разность между внутренним диаметром ружейного ствола и диаметром пули корки энергии. Допустим вместе с Видеманом, что источник энергии контактного электричества заключается в живой силе движения сцепления в таком случае эта энергия существует сперва в виде этого движения масс и превращается при исчезновении его немедленно в электрическое движение, не принимая ни на один момент формы электрической контактной силы». А нас сверх того уверяют еще в том, что этой электрической разъединительной силе, – которая не только не содержит в себе никакой энергии, но по самому существу своему и не может содержать ее, – пропорциональна электродвижущая сила, те. появляющаяся вновь в форме электрического движения химическая энергия Эта пропорциональность между неэнергией и энергией относится, очевидно, к области той самой математики, в которой фигурирует отношение единицы электричества к миллиграмму. Но за нелепой формой, обязанной своим бытием только тому, что простое свойство рассматривается здесь как какая-то мистическая сила скрывается весьма простая тавтология способность определенной цепи превращать освобождающуюся химическую энергию в электричество измеряется – чем – отношением количества энергии, появляющейся вновь вцепив форме электричества, к потребленной вцепи химической энергии. Вот и все. Чтобы прийти к допущению некоей электрической разъединительной силы, нужно брать всерьез принимаемую по нужде фикцию двух электрических жидкостей. Чтобы перевести эти жидкости из состояния их нейтральности в состояние их полярности, те. чтобы оторвать их друг от друга, необходима известная затрата энергии – электрическая разъединительная сила. Раз эти два электричества отделены друг от друга, то, при своем обратном соединении, они могут выделить обратно тоже самое количество энергии – электродвижущую силу. Но так как в наше время уже ни один человек, не исключая и Видемана, не рассматривает эти два электричества как нечто реально существующее, то останавливаться подробнее на такого рода взглядах значило бы писать для покойников. Основная ошибка контактной теории заключается в том, что она не может освободиться от представления, будто контактная сила, или электрическая разъединительная сила, является некоторым источником энергии Избавиться от этого представления было, конечно, трудно, после того как превратили в некую силу простое свойство известного аппарата опосредствовать превращение энергии ведь сила как раз должна быть некоторой определенной формой энергии. Так как Видеман не может освободиться от этого неясного представления о силе, хотя наряду с ним он принужден допустить современные представления о неуничтожимой и несотвори- мой энергии, то он скатывается к указанному выше бессмысленному объяснению тока № 1 и впадает вовсе рассмотренные затем противоречия Если выражение электрическая разъединительная сила» прямо бессмысленно, то выражение электродвижущая сила по меньшей мере излишне. Мы имели тепловые двигатели задолго до того, как получили электромоторы, и тем не менее теория теплоты отлично обходится без особой тепло- движущей силы. Подобно тому как простое выражение теплота обнимает собой все явления движения, относящиеся к этой форме энергии, таки выражение электричество может обнимать собой все относящиеся сюда явления. Кто- муже весьма многие формы проявления электричества вовсе не носят непосредственно двигательного характера: намагничивание железа, химическое разложение, превращение в теплоту. И, наконец, в любой области естествознания, даже в механике, делают шаг вперед каждый раз, когда где- нибудь избавляются от слова сила. Мы видели, что Видеман с известной неохотой принял химическое объяснение процессов вцепи. Эта неохота нигде не покидает его. Везде, где он может по какому-нибудь поводу придраться к так называемой химической теории, он это неукоснительно делает. Так, например, он замечает: «Совершенно не доказано, что электродвижущая сила пропорциональна интенсивности химического действия (кн. I, стр. Конечно, эта пропорциональность наблюдается не во всех случаях. Нотам, где она не имеет места, это доказывает лишь то, что цепь плохо сконструирована, что в ней происходит растрата энергии. И поэтому тот же самый Видеман вполне прав, когда он в своих теоретических выводах совершенно не считается с такими побочными обстоятельствами, которые искажают чистоту процесса, и без дальних околичностей утверждает, что электродвижущая сила какого-нибудь элемента равна механическому эквиваленту химического действия, совершающегося в нем в единицу времени при единице интенсивности тока. В другом месте мы читаем: «Что, далее, вцепи из кислоты и щелочи соединение кислоты с щелочью не является причиной образования тока, это следует из опытов, приведенных в § 61» (опыты Бекке- реля и Фехнера), в § 260» (опыты Дюбуа-Реймона) ив (опыты Ворм-Мюллера), согласно которым в известных случаях, когда кислота и щелочь даны в эквивалентных количествах, не возникает никакого тока, а также из приведенного в § 62 опыта (Хенрици), согласно которому при включении раствора селитры между водным раствором едкого калии азотной кислотой электродвижущая сила появляется таким же образом, как и без этого включения (кн, стр. Вопрос о том, является ли соединение кислоты со щелочью причиной образования тока, очень серьезно занимает нашего автора. В такой форме на него очень легко ответить. Соединение кислоты со щелочью является прежде всего причиной образования соли причем освобождается энергия. Примет ли эта энергия целиком или отчасти форму электричества, зависит от обстоятельств, при которых она освобождается. Вцепи, состоящей, например, из азотной кислоты и раствора едкого калия между платиновыми электродами, это будет иметь место по крайней мере отчасти, причем для образования тока безразлично, включат ли или не включат между кислотой и щелочью раствор селитры, так как это может самое большее замедлить, ноне предотвратить образование соли. Если же взять цепь вроде ворм-мюллеров- ской, на которую постоянно ссылается Видеман, где кислота и раствор щелочи находятся посредине, а на обоих концах раствор их соли, ипритом в той самой концентрации, как и образующийся вцепи раствор, то само собой разумеется, что никакого тока не может возникнуть, ибо конечные члены так как везде образуются тождественные тела – не допускают возникновения ионов Следовательно, мы здесь мешаем превращению освобождающейся энергии в электричество столь же непосредственным образом, как если бы мы вовсе не замкнули цепь нечего поэтому удивляться тому, что мы здесь не получаем тока. Но что вообще кислота и щелочь могут дать ток, доказывает следующая цепь уголь, серная кислота (1 на 10 воды, едкое калина воды, уголь цепь, обладающая, по Раулю, силой тока в 73 390 ; а что они при целесообразном устройстве цепи могут дать силу тока, соответствующую огромному количеству освобождающейся В дальнейшем повсюду сила тока элемента Даниеля принимается = 100. при их соединении энергии, следует из того, что сильнейшие из известных нам цепей основаны почти исключительно на образовании щелочных солей, например у Уитстона: платина, хлорная платина, калиева амальгама, сила тока – 230; перекись свинца, разбавленная серная кислота, калиева амальгама – 326; перекись марганца вместо перекиси свинца 280; причем каждый раз, когда вместо калиевой амальгамы употреблялась цинковая амальгама, сила тока падала почтив точности на 100. Точно также Беец получил вцепи твердая перекись марганца, раствор марганцовокислого калия, водный раствор едкого калия, калий – силу тока 302; далее: платина, разбавленная серная кислота, калий – 293,8; Джоуль платина, азотная кислота, водный раствор едкого кали, калиева амальгама – 302. Причиной этих исключительно сильных токов является несомненно соединение кислоты с щелочью или с щелочным металлом и освобождающееся при этом огромное количество энергии 391 Несколькими страницами далее мы снова читаем у Виде- мана: «Следует, однако, помнить, что замеру электродвижущей силы замкнутой цепи надо принимать непрямо эквивалент работы всего химического действия, которое обнаруживается вместе контакта разнородных тел. Если, напри- 391 Приводимые в этом абзаце результаты измерений электродвижущей силы, полученные в опытах Рауля, Уитстона, Бееца и Джоуля, Энгельс дает по книге Видемана, т. I, стример, в беккерелевской цепи из кислоты и щелочи (соединяются оба эти вещества если в цепи: платина, расплавленная селитра, уголь – уголь сгорает если в обыкновенном элементе медь, нечистый цинк, разбавленная серная кислота – цинк быстро растворяется, образуя местные токи, то значительная часть произведенной при этих химических процессах работы (следовало бы сказать: освобожденной энергии) «… превращается в теплоту и, таким образом, теряется для всей цепи (кн. I, стр. Все эти процессы сводятся к потере энергии вцепи они не затрагивают того факта, что электрическое движение образуется из превращенной химической энергии, и касаются только вопроса о количестве превращенной энергии. Электрики потратили бездну времени и сил на то, чтобы составить разнообразнейшие цепи и измерить их электродвижущую силу. В накопленном благодаря этому экспериментальном материале имеется очень многоценного, но безусловно еще больше ненужного. Какое, например, научное значение имеют опыты, в которых в качестве электролита берется вода, являющаяся, как теперь доказано Ф. Коль- раушем, самым дурным проводником и, следовательно, самым дурным электролитом, опыты, в которых, следовательно, процесс опосредствуется не водой, а неизвестными нам Ecce iterum Crispinus (вот снова Криспин) – так начинается IV сатира Юве- нала, бичующая (впервой своей части) Криспина, одного из придворных римского императора Домициана. В переносном смысле эти слова означают опять тот же самый персонаж или опять тоже самое примесями к ней. А между тем, например, почти половина всех опытов Фехнера основывается на подобном применении воды, ив том числе даже его «experimentum при помощи которого он хотел на развалинах химической теории незыблемо установить контактную теорию. Как видно уже отсюда, почти во всех вообще опытах, за исключением немногих, чуть лине совершенно игнорировались химические процессы вцепи, являющиеся подлинным источником так называемой электродвижущей силы. Но существует целый ряд таких цепей, из химических формул которых совсем нельзя сделать никакого надежного вывода о происходящих в них после замыкания тока химических превращениях. Напротив, нельзя, как говорит Видеман (кн. I, стр, отрицать того, что мы еще далеко не во всех случаях можем обозреть химические притяжения вцепи. Поэтому в отношении химической стороны рассматриваемых явлений стороны, приобретающей все более и более важное значение, все подобного рода эксперименты не имеют ценности Столб из чистейшей, полученной Кольраушем воды, длиной в 1 мм, оказывал такое же сопротивление, какое представляла бы медная проволока той же толщины, длиной приблизительно в диаметр лунной орбиты (Науман, Общая химия, стр. 729). 394 Experimentum crucis – буквально эксперимент креста, от бэконовского instantia crucis (пример, факт или обстоятельство, служащие как бы указателем путина перекрестке дорог решающий эксперимент, окончательно подтверждающий правильность одного из предложенных объяснений какого-нибудь явления и исключающий все другие предложенные объяснения (см. Ф. Бэкон. Новый Органон, книга вторая, афоризм XXXVI). до тех пор, пока они не будут повторены при таких условиях, чтобы можно было контролировать указанные процессы. В этих опытах лишь в виде исключения принимаются во внимание происходящие вцепи превращения энергии. Многие из них были произведены до того, как в естествознании был признан закон эквивалентности движения, и, непроверенные и незаконченные, они по традиции переходят из одного учебника в другой. Если в прежнее время говорили, что электричество не обладает инерцией (утверждение, имеющее приблизительно столько же смысла, как и фраза скорость не имеет удельного веса, то этого уже никак нельзя сказать относительно учения об электричестве * До сих пор мы рассматривали гальванический элемент как такое приспособление, в котором благодаря установившимся контактным отношениям химическая энергия – неизвестным нам пока образом – освобождается и превращается в электричество. Точно также мы рассматривали электролитическую ванну как такой аппарат, в котором происходит обратный процесса именно электрическое движение превращается в химическую энергию и потребляется как таковое. Мы должны были при этом выдвинуть на первый план столь пренебрегавшуюся электриками химическую сторону процесса, ибо только таким путем можно было избавиться от хаоса представлений, перешедших от старой контактной теории и от учения о двух электрических жидкостях. Покончив с этим, мы должны обратиться к вопросу о том, происходит ли химический процесс вцепи при тех же самых условиях, как и вне ее, или же при этом наблюдаются особые, зависящие от электрического возбуждения явления. В любой науке неправильные представления (если него- ворить о погрешностях наблюдения) являются в конце концов неправильными представлениями о правильных фактах. Факты остаются, даже если имеющиеся о них представления оказываются ложными. Если мы и отбросили старую контактную теорию, то всё еще существуют те установленные исследователями факты, объяснению которых она должна была служить. Рассмотрим же эти факты, а вместе сними и собственно электрическую сторону процесса в цепи. Нет спора по поводу того, что при контакте разнородных тел вместе с химическими изменениями или без них происходит возбуждение электричества, которое можно обнаружить при помощи электроскопа или гальванометра. Вот- дельных случаях как мы уже видели вначале, трудно установить источник энергии этих, самих по себе крайне ничтожных явлений движения достаточно сказать, что всеми признается существование подобного внешнего источника. Кольрауш опубликовал в 1850–1853 гг. ряд опытов, где он соединял попарно отдельные составные части цепи, определяя в каждом случае получавшиеся статически-электри- ческие напряжения электродвижущая сила элемента должна по его мысли составиться из алгебраической суммы этих напряжений. Так, например, принимая напряжение Zn/Cu = 100, он вычисляет относительные силы элементов Даниеля и Грова следующим образом. Для элемента Даниеля: Zn/Cu + amalg. Zn/H 2 SO 4 + Ь = 100 + 149 – 21 = Для элемента Грова: Zn/Pt + amalg. Zn/H 2 SO 4 + Pt/HNO 3 = 107 + 149 + 149 = 405, что приблизительно согласуется с прямым измерением силы тока этих элементов. Но эти результаты отнюдь не являются надежными. Во-первых, сам Видеман обращает внимание на то, что Кольрауш приводит только конечный результат, не давая, к сожалению, никаких числовых данных относительно результатов отдельных опытов. А, во- вторых, сам Видеман неоднократно признается в том, что все попытки определить количественным образом электрические возбуждения, имеющие место при контакте металлов, а еще более при контакте металлов и жидкостей, по меньшей мере очень ненадежны из-за многочисленных неизбежных источников погрешностей. Хотя, несмотря на это, он не раз оперирует цифрами Кольрауша, мы поступим лучше, если не последуем за ним в этом, тем более, что имеется другой способ определения, против которого нельзя выдви- 395 Кн. I, стр. 104. нуть этих возражений. Если погрузить обе возбуждающие электричество пластинки какой-нибудь цепи в жидкость и соединить их с концами гальванометра, замкнув таким образом цепь, то, согласно Видеману, первоначальное отклонение магнитной стрелки гальванометра до того, как химические изменения изменили силу электрического возбуждения, является мерой для суммы электродвижущих сил в замкнутой цепи» 396 Таким образом, цепи различной силы дают различные первоначальные отклонения, и величина этих первоначальных отклонении пропорциональна силе тока соответствующих цепей. Может показаться, что мы имеем здесь перед собой в осязательном виде электрическую разъединительную силу», «контактную силу, вызывающую некоторое движение независимо от всякого химического действия. Так собственно и думает вся контактная теория. И действительно, здесь перед нами такое соотношение между электрическим возбуждением и химическим действием, которого мы в предыдущем изложении еще не подвергли исследованию. Чтобы перейти к этому соотношению, рассмотрим прежде всего несколько ближе так называемый закон электродвижущих сил мы убедимся при этом, что и здесь традиционные контактные представления не только не дают никакого объяснения, но и опять-таки прямо преграждают путь для всякого объясне- 396 Кн. I, стр. 62. ния. Если взять любой гальванический элемент из двух металлов и одной жидкости – например, из цинка, разбавленной соляной кислоты и меди – и поместить в него какой-нибудь третий металл, например платиновую пластинку, не соединяя ее проволокой с внешней частью цепи, то начальное отклонение гальванометра будет точно такое же, как и без платиновой пластинки. Таким образом, последняя не оказывает никакого воздействия на возбуждение электричества. Нона языке защитников представления об электродвижущей силе нельзя так просто выразить этот факт. У них мы читаем сле- дующее: «Вместо электродвижущей силы цинка и меди в жидкости появилась теперь сумма электродвижущих сил цинка и платины и платины и меди. Так как от введения платиновой пластинки путь электричества не изменился заметным образом, то из равенства показаний гальванометра в обоих случаях мы можем заключить, что электродвижущая сила цинка и меди в жидкости равна электродвижущей силе цинка и платины плюс электродвижущая сила платины и меди в той же жидкости. Это соответствовало бы выдвинутой Вольтой теории возбуждения электричества между металлами самими по себе. Результат этот, справедливый в применении к любым жидкостями металлам, выражают следующим обра- зом: Металлы при своем электродвижущем возбуждении жидкостями следуют закону вольтова ряда. Этот закон называют также законом электродвижущих сил (Видеман, кн. I, стр. 62). Если говорят, что платина вообще не действует в этой комбинации возбуждающим электричество образом, то этим утверждается простой факт. Если же говорят, что она все же действует возбуждающим электричество образом, нов двух противоположных направлениях с одинаковой силой в томи другом направлении, так что действие ее остается равным нулю, то этим превращают факт в гипотезу только для того, чтобы воздать почести электродвижущей силе. В обоих случаях платина играет роль какого-то статиста. Во время первого отклонения стрелки гальванометра еще не существует замкнутой цепи. Пока кислота не начала разлагаться на свои составные части, она не является проводником она может проводить электричество лишь посредством ионов. Если третий металл не действует на первоначальное отклонение, то это происходит просто оттого, что он еще изолирован. Но как ведет себя этот третий металл после установления длительного тока и вовремя его наличия? В вольтовом ряде металлов в большинстве жидкостей цинк располагается после щелочных металлов на положительном конце, платина – на отрицательном, а медь – между ними. Поэтому, если поместить платину, как это говорилось выше, между медью и цинком, то она отрицательна относительно их обоих ток в жидкости, – если бы платина вообще действовала, – должен был бы течь от цинка и медик платине, те. от обоих электродов к неприсоединенной платине, что представляет собой contradictio in adjecto 397 . Основное условие для действенности нескольких металлов вцепи заключается как разв том, что они вовне соединены между собой в замкнутую цепь. Неприсоединенный, сверхкомплектный металл вцепи является непроводником он немо- жет ни образовывать ионы, ни пропускать их, а без ионов мы не знаем проводимости в электролитах. Таким образом, этот металл не только играет роль какого-то статиста, но оказывается даже препятствием, ибо заставляет ионы обходить его. То же самое получится, если мы соединим цинк с платиной, а медь поместим неприсоединенной посредине. Здесь медь, – если бы она вообще действовала, – должна была бы вызвать ток от цинка к меди и другой ток от медик платине следовательно, она должна была бы действовать в качестве какого-то промежуточного электрода и выделять на обращенной к цинку стороне газообразный водород, что опять- таки невозможно. Если мы отбросим традиционный способ выражения сторонников представления об электродвижущей силе, то рассматриваемый нами случай примет крайне простой вид. Гальваническая цепь, как мы видели, есть такое приспособ- 397 Противоречие в определении, те. абсурдное противоречие типа круглый квадрат, деревянное железо. – Ред ление, в котором химическая энергия освобождается и превращается в электричество. Она состоит, как правило, из одной или нескольких жидкостей и двух металлов, играющих роль электродов, которые должны быть соединены между собой вне жидкости ка- ким-нибудь проводником. В этом и состоит весь аппарат. Какое бы еще тело, не соединенное с внешней частью цепи, мы ни погрузили в электровозбуждающую жидкость – будет ли это тело металл, стекло, смола или что-нибудь иное, оно не может принять участия в происходящем вцепи хи- мико-электрическом процессе, те. в образовании тока, пока оно не вносит в жидкость химических изменений самое большее, что оно может сделать, это помешать процессу. Какова бы ни была электровозбудительная способность третьего погруженного металла по отношению к жидкости и код- ному или обоим электродам цепи, она не может действовать до тех пор, пока этот металл не соединен вне жидкости с замкнутой цепью. Отсюда мы видим, что не только вышеприведенное выведение Видеманом так называемого закона электродвижущих сил является ложным, но ложен и тот смысл, который Ви- деман придает этому закону. Нельзя говорить о компенсирующейся электродвижущей деятельности не соединенного с цепью металла, так как эта деятельность заранее лишена того единственного условия, при котором она может осуществиться и точно также так называемый закон электродвижущих сил не может быть выведен из факта, находящегося вне сферы его компетенции. Старик Поггендорф опубликовал в 1845 гряд опытов, в которых он измерял электродвижущую силу самых различных цепей, те. определял количество электричества, доставляемого каждой цепью в единицу времени. Среди этих опытов особенно ценны первые 27, в каждом из которых три определенных металла соединялись по очереди водной и той же электровозбуждающей жидкости в три различные цепи, а эти цепи исследовались и сравнивались между собой сточки зрения доставлявшегося ими количества электричества. В качестве правоверного приверженца контактной теории Поггендорф помещал в цепь не включенным каждый раз также и третий металл и имел, таким образом, удовольствие убедиться, что во всех 81 цепях этот третий в союзе оставался в роли простого статиста. Но значение этих опытов заключается вовсе не в этом, а в подтверждении так называемого закона электродвижущих сил ив установлении его правильного смысла. Остановимся на том ряде цепей, где попарно соединяются между собой в разбавленной соляной кислоте цинк, медь и платина. Здесь, по Поггендорфу, полученные количества электричества, если принять за 100 силу элемента Даниеля, равнялись следующим величинам Третий в союзе – слова из баллады Шиллера Порука их произносит тиран Дионисий, прося принять его в союз двух верных друзей Цинк-медь 78,8 Медь-платина Сумма 153,1 Цинк-платина Таким образом, цинк в прямом соединении с платиной дал почтив точности тоже количество электричества, что цинк-медь плюс медь-платина. Тоже самое имело место и во всех других цепях, какие бы при этом ни брались жидкости и металлы. Если из ряда металлов водной и той же возбуждающей жидкости образовать гальванические цепи таким образом, что металлы эти располагаются в порядке, соответствующем вольтову ряду металлов в данной жидкости, и каждый следующий металл служит отрицательным электродом для предыдущего и положительным электродом для последующего, то сумма количеств электричества, доставляемых всеми этими цепями, равна тому количеству электричества, которое доставляется прямой цепью из обоих конечных членов всего ряда металлов. Так, например, количества электричества, доставляемые в разбавленной соляной кислоте цепями: цинк-олово, олово-железо, железо-медь, медь-серебро, се- ребро-платина, равнялись бы в своей совокупности тому количеству электричества, которое доставляется цепью цинк- платина гальваническая батарея, составленная из всех элементов вышеприведенного ряда, как раз нейтрализовалась бы, при прочих равных условиях, элементом цинк-платина, ток которого двигался бы в противоположном направлении Рассматриваемый в этом виде так называемый закон электродвижущих сил приобретает действительное и крупное значение. Он раскрывает перед нами новую сторону взаимной связи между химическими электрическим действием. До сих пор, при преимущественном исследовании источника энергии гальванического тока, этот источник, химическое превращение, представлялся нам активной стороной процесса а электричество порождалось этим источником и потому выступало сперва как нечто пассивное. Теперь отношение становится обратным. Электрическое возбуждение, обусловленное свойствами разнородных тел, приведенных между собой в соприкосновение вцепи, не может ни прибавить, ни отнять энергию у химического действия (иначе как путем превращения освобождающейся энергии в электричество); но в зависимости от устройства цепи оно может либо ускорить, либо замедлить это действие. Если цепь цинк – разбавленная соляная кислота – медь, дает для тока в единицу времени только половину того количества электричества, которое дает цепь цинк – разбавленная соляная кислота платина, то, выражаясь химически, это означает, что первая цепь дает в единицу времени лишь половину того количества хлористого цинка и водорода, которое доставляется второй цепью. Таким образом, химическое действие удвоилось, хотя чисто химические условия остались неизменными Электрическое возбуждение стало регулятором химического действия оно выступает теперь как активная сторона всего процесса, а химическое действие – как пассивная сторона. С этой точки зрения становится понятным тот факт, что целый ряд процессов, рассматривавшихся раньше как чисто химические, теперь представляются как электрохимические. Разбавленная кислота действует лишь очень слабо, если она вообще действует, – на химически чистый цинк; но зато обыкновенный, имеющийся в продаже цинк быстро растворяется в ней с образованием соли и выделением водорода он содержит в себе примеси других металлов и угля, неравномерно представленные на разных местах его поверхности. Между ними и самим цинком образуются в кислоте местные токи, причем те места, где имеется цинк, образуют положительные электроды, а другие металлы – отрицательные электроды, на которых выделяются пузырьки водорода. Точно также теперь рассматривается как электрохимическое то явление, что железо, погруженное в раствор медного купороса, покрывается слоем меди а именно, это явление рассматривается как обусловленное теми токами, которые возникают между разнородными местами поверхности железа. В соответствии с этим мы находим также, что вольтовы ряды металлов в жидкостях соответствуют в общем и целом тому порядку, в котором металлы располагаются по их вытеснению друг другом из их соединений с галоидами и кислотными радикалами. На крайнем отрицательном конце вольтовых рядов мы находим, как правило, металлы золотой группы золото, платину, палладий, родий, которые с трудом окисляются, на которые почти или совсем не действуют кислоты и которые легко вытесняются из своих солей другими металлами. На крайнем положительном конце находятся щелочные металлы, обнаруживающие прямо противоположные свойства их едва можно выделить из их окислов при затрате огромнейшего количества энергии они встречаются в природе почти исключительно в форме солей и обладают наибольшим из всех металлов сродством с галоидами и кислотными радикалами. Между обеими группами металлов расположены остальные металлы в несколько меняющейся последовательности, но так, что в целом их электрические и химические свойства соответствуют друг другу. Последовательность отдельных из этих металлов меняется в зависимости от жидкостей и к тому же вряд ли окончательно установлена хотя бы для какой-нибудь одной жидкости. Позволительно даже сомневаться, существует ли вообще подобный абсолютный вольтов ряд металлов для какой-нибудь отдельной жидкости. Если взять соответствующим образом составленные цепи и электролитические ванны, то два куска одного итого же металла могут служить в них положительными отрицательным электродами, те. один и тот же металл может быть по отношению к самому себе как положительным, таки отрицательным. В термоэлементах, превращающих теплоту в электричество, направление тока при значительных различиях температуры в обоих спаях изменяется на обратное положительный прежде металл становится отрицательными наоборот. Точно также не существует абсолютного ряда, согласно которому металлы вытесняют друг друга из своих химических соединений с каким-нибудь определенным галоидом или кислотным радикалом путем доставления энергии в форме теплоты мы можем во многих случаях почти по произволу изменять и делать обратным расположение ряда, установленного для обычной тем- пературы. Таким образом, мы находим здесь своеобразное взаимодействие между химизмом и электричеством. Химическое действие вцепи, доставляющее электричеству всю энергию, необходимую для образования тока, в свою очередь возбуждается во многих случаях впервые лишь теми электрическими напряжениями, которые создаются вцепи, и во всех случаях количественно регулируется этими напряжениями. Если прежде процессы вцепи выступали перед нами как хи- мико-электрические, то теперь мы видим, что они в такой же мере и электрохимические. Сточки зрения образования длительного тока химическое действие являлось первичным моментом, сточки же зрения возбуждения тока оно является вторичным, побочным фактором. Взаимодействие исключает всякое абсолютно первичное и абсолютно вторичное но вместе стем оно есть такой двусторонний процесс, который по своей природе может рассматриваться с двух различных точек зрения чтобы его понять как целое, его даже необходимо исследовать в отдельности сперва с одной, затем с другой точки зрения, прежде чем можно будет подытожить совокупный результат. Если же мы односторонне придерживаемся одной точки зрения как абсолютной в противоположность к другой или если мы произвольно перескакиваем с одной точки зрения на другую в зависимости оттого, чего в данный момент требуют наши рассуждения, то мы остаемся в плену односторонности метафизического мышления; от нас ускользает связь целого, и мы запутываемся водном противоречии за другим. Мы видели выше, что, согласно Видеману, первоначальное отклонение гальванометра, – непосредственно после погружения металлических пластинок в жидкость цепи и еще до того, как химические изменения изменили силу электрического возбуждения, – является мерой для суммы электродвижущих сил в замкнутой цепи». До сих пор так называемая электродвижущая сила фигурировала перед нами как особая форма энергии, которая в нашем случае возникала в эквивалентном количестве из химической энергии ив дальнейшем процессе снова превращалась в эквивалентные количества теплоты, движения масс и т. д. Здесь же мы узнаём вдруг, что сумма электродвижущих сил в замкнутой цепи существует еще до того, как химические изменения освободили указанную энергию, иными словами, мы узнаём, что электродвижущая сила есть нечто иное, как способность определенной цепи освобождать в единицу времени определенное количество химической энергии и превращать ее в электрическое движение. Электродвижущая сила оказывается здесь, как прежде электрическая разъединительная сила, тоже силой, не содержащей в себе и искорки энергии. Таким образом, Видеман понимает под электродвижущей силой две совершенно различные вещи с одной стороны, способность той или иной цепи освобождать определенное количество данной химической энергии и превращать ее в электрическое движение, ас другой стороны – само произведенное количество электрического движения. То, что они пропорциональны друг другу и что одна из них является мерой для другой, нисколько не уничтожает их различия. Химическое действие вцепи, произведенное количество электричества и возникшая из него в замкнутой цепи теплота (если помимо этого не произведено никакой работы) даже более чем пропорциональны между собой они эквивалентны но это не причиняет никакого ущерба их различию. Способность какой-нибудь паровой машины, имеющей цилиндр определенного диаметра и определенный ход поршня, производить определенное количество механического движения из доставляемой ей теплоты, при всей своей пропорциональности самому этому механическому движению, весьма отлична от него. И если подобный способ выражения был еще терпим в эпоху, когда в естествознании не было речи о сохранении энергии, то ясно, что со времени признания этого основного закона нельзя больше смешивать действительную живую энергию в ка- кой-нибудь ее форме со способностью какого-нибудь аппарата придавать освобождающейся энергии эту форму. Это смешение является естественным дополнением к смешению силы и энергии в случае электрической разъединительной силы оба эти смешения являются тем, в чем гармонически разрешаются три совершенно противоречащие друг другу видемановские объяснения тока, и вообще они-то и лежат в конце концов в основе всей его теоретической путаницы по поводу так называемой электродвижущей силы». Помимо уже рассмотренного своеобразного взаимодействия между химизмом и электричеством имеется еще другое общее им свойство, тоже указывающее на более тесное родство обеих этих форм движения. Обе они могут существовать только так, что они при этом исчезают Химический процесс совершается для каждой вступающей в него группы атомов мгновенно. Он может быть продлен только благодаря наличию нового материала, непрерывно все вновь вступающего в него. Тоже самое относится к электрическому движению. Едва только оно произошло из ка- кой-нибудь другой формы движения, как снова превращается в какую-нибудь третью форму движения только непрерывный приток пригодной для превращения энергии может дать длительный ток, в котором в каждое мгновение новые количества движения [Bewegungsmengen] принимают и снова теряют форму электричества Понимание этой тесной связи между химическими электрическим действием, и наоборот, приведет к крупным результатам в обеих этих областях исследования. Оно становится уже достоянием все более и более широких кругов. Среди химиков Лотар Мейер, аза ним Кекуле уже высказали тот взгляд, что предстоит воскрешение в обновленной форме электрохимической теории. И среди физиков, занимающихся исследованием электричества, начинает, по-видимо- му, наконец, – как это в особенности показывают последние работы Ф. Кольрауша, – распространяться убеждение, что только тщательное учитывание химических процессов вцепи ив электролитической ванне может вывести их науку из тупика старых традиций. И в самом деле, можно считать несомненным, что учению о гальванизме, аза ними учению о магнетизме и статическом электричестве можно дать твердую основу только посредством химически точной генеральной ревизии всех перешедших по наследству непроверенных опытов, производившихся на базе преодоленной наукой точки зрения, – при условии тщательного учитывания и установления происходящих тут превращений энергии, с отстранением на время всех традиционных теоретических представлений об электричестве Роль труда в процессе превращения |