Электрохимические теории Дэви и Берцелиуса.
Создание Дальтоном атомной теории вновь поставило «проклятый вопрос атомизма» - вопрос о способе соединения атомов. Алессандро Вольта (1745-1827) в 1800 г. представил доказательство несомненной связи между химическими реакциями и электричеством в виде первой электрической батареи («Вольтов столб»). Последовавшие за этим блестящие успехи применения электричества в химии (разложение воды, выделение щелочных и щелочноземельных металлов) способствовали всеобщему убеждению естествоиспытателей в том, что силы, соединяющие атомы, должны иметь электрическую природу.
Первую электрохимическую теорию химического сродства предложил в 1807 г. английский учёный Гэмфри Дэви (1788-1829). Основные идеи теории состояли в следующем:
1. Атомы, способные соединяться химически, приобретают при контакте
противоположные заряды;
2. Акт химической реакции представляет собой соединение атомов за счёт
сил электростатического притяжения, при котором происходит
компенсация зарядов;
3. Химическое сродство атомов пропорционально их полярности (величине возникающего заряда).
4. Если подействовать на соединение электричеством, атомы
восстанавливают полярность и движутся к электродам.
Развивая представления Дэви, Берцелиус разрабатывает в 1811-1818 гг. свою электрохимическую теорию сродства. На основании изучения продуктов разложения солей, кислот и оснований, выделяющихся на электродах, Берцелиус создаёт весьма простую и наглядную дуалистическую систему:
1. Все атомы (простые и сложные) электрически заряжены и биполярны;
при этом один из зарядов преобладает;
2. Соединение атомов сопровождается частичной нейтрализацией их
зарядов;
3. При пропускании электрического тока атомы восстанавливают начальную полярность;
4. Химическое сродство пропорционально полярности веществ и
температуре.
Все элементы Берцелиус располагает в ряд по знаку и величине присущего их атомам заряда: абсолютно электроотрицательный кислород,
электроотрицательные элементы (неметаллы), индифферентные (оксиды которых - ни кислоты, ни основания), переменные (одни оксиды которых - кислоты, другие - основания) и электроположительные (щелочные и щелочноземельные металлы). Подобно этому, существует электрохимический ряд сложных атомов оксидов, в котором кислоты (кислотные оксиды по современной классификации) являются
электроотрицательными, а основания - электроположительными. Все химические реакции сводятся к взаимодействию зародов. Берцелиус пишет: «Сернокислый натрий составлен не из серы, кислорода и натрия, а из серной кислоты (SO3) и натра, которые, в свою очередь, могут быть разделены на электроположительную и электротрицательную части». Соли, по Берцелиусу, можно описать следующей схемой:
Для объяснения образования гидратных соединений Берцелиус
предполагал, что вода может быть либо электроположительной, либо электроотрицательной частью соединения:
Несмотря на присущие недостатки, дуалистическая теория Берцелиуса (кстати, очень хорошо согласующаяся с представлениями Лавуазье о природе солей, кислот и оснований) весьма удачно объясняла многие реакции между неорганическими веществами. Положение о том, что молекула химического соединения построена из радикалов, способных к самостоятельному существованию, оказало существенное влияние на развитие теорий структурной химии. Отголоски электрохимических представлений Берцелиуса нетрудно найти в современной теоретической неорганической химии (электроотрицательность, поляризуемость и поляризующее действие ионов и т.п.). В XIX веке система Берцелиуса несколько десятилетий представляла собой одну из теоретических основ химии.