С тех пор физика и химия оставались струями одного течения, но текли рядом, смешивая воды и выравнивая скорости хотя и непрерывно, но медленно. После весов химия получила от физики еще ряд новых орудий эксперимента: термометр, с помощью которого ей удалось установить, что при химических превращениях вещества происходит и превращение энергии (выделяется или поглощается тепло), гальванический элемент, который был первым источником электрических воздействий на химические соединения, и, наконец, такое совершенное орудие химического анализа, как спектроскоп. Впрочем, химия приветствовала эти подарки, главным образом, постольку, поскольку они способствовали расширению списков веществ, с которыми она оперировала. Свойства же отдельных веществ, которые прежде всего приковывают к себе внимание физика (теплопроводность, электропроводность, коэфициент преломления и пр.), до поры до времени оставляли химика почти равнодушным. Химики не были безразличны только к одному свойству любого элемента: к его способности образовывать соединения, вступать в реакции. Это особенно отчетливо проявилось в развитии органической химии, которая занималась и занимается бесконечным построением все новых и новых причудливо сложных веществ из очень малого круга разновидностей элементов.
Следуя своими простыми путями, химия и не могла особенно углубляться в исследование механизма химической реакции. Она считала это не своим делом, и Менделеев не ошибался, когда говорил, что для химика соединение разных элементов существенно не как процесс, а как результат. Химик задавал природе один главный вопрос: что получится, если соединить или разъединить те или иные вещества, ставил опыт и тут
же выписывал готовый ответ. Классическая химия была чисто описательной наукой и, как мы видим, этой своей ограниченностью нисколько не смущалась.
В свою очередь физик обычно мало интересовался химическим составом вещества. Он стремился установить общие законы, управляющие всеми веществами вообще. Его внимание поглощали не столько сами по себе бром, цинк, иод и т. д., сколько те состояния, в которых они могли находиться: твердое, жидкое и газообразное. И действительно, зная, что цинк кипит при одной температуре, а вольфрам – при другой, еще ничего нельзя сказать о них как о химических элементах. Но зато можно сделать важное для физика заключение о том, насколько прочнее связи между атомами у одного металла, чем у другого.
Физический закон, утверждающий, что равные объемы газов при одинаковом давлении и температуре содержат равное число молекул, является общим законом для всех газов, независимо от их химического состава. Таких примеров можно привести много.
Называя главный предмет своих занятий «физической химией» и провозглашая тем самым наступательный союз двух наук во имя разоблачения тайны химического сродства, Менделеев выдвигал, следуя за Ломоносовым, широчайшую новую программу науки, которую удалось осуществить в полном объеме лишь значительно позже. В основе современной науки действительно лежит синтез физических и химических знаний. Он осуществляется физической химией и новой ее отраслью, которая называется химической физикой. Здесь нет игрысловами: речь идет о самостоятельных областях единой науки, широко применяющей физические методы для решения все той же основной задачи, которую всегда ставила перед собой химия. Но если физическая химия, по преимуществу, подбирает примеры для решения этой задачи, химия изучает готовый ответ, то химическая физика расшифровывает ход ее решения. Соперничая в совершенстве методов исследования с быстротой химических превращений, эта новая наука сумела «остановить мгновение» – она расчленила, разъединила химическое превращение, успела рассмотреть его промежуточные ступени, не различимые ранее.
Для уточнения различия в предмете исследований этих родственных областей знания можно сказать, что физическая химия исследует вопросы превращения тепловой, механической и электрической форм энергии в химическую. Химическая же физика изучает процессы, происходящие внутри атома, точнее – в его электронной оболочке.
После Менделеева в России физическая химия была представлена школами Н. Н. Бекетова, Н. С. Курнакова, Л. В. Писаржевского. В настоящее время ее полного расцвета достигли школы крупнейших советских физико-химиков – академиков Н. Н. Семенова, А. Н. Фрумкина, А. Н. Теренина, П. А. Ребиндера и других.
Но здесь нет места для рассказов об увлекательных достижениях и сложных проблемах новой науки. От них нам надо вернуться очень далеко назад – к первым шагам, которые в этой области сделал молодой Менделеев. Для этого нам придется оставить в стороне все, что мы успели узнать о сущности химического сродства благодаря объединенным усилиям физики и химии последнего времени.
Нам придется забыть, что атомы заставляет соединяться между собой та же сила, которая заставляет гребенку, потертую о волосы, притягивать к себе листочки бумаги, – сила электрического притяжения, проявляющаяся, однако, совсем не так элементарно, как это представлял себе когда- то Берцелиус. Забудем об электрической природе такого свойства гранита, как прочность, такого свойства стали, как твердость, и чисто химической «любви» соли к воде. Забудем, что присущее атому свойство соединяться с точно определенным числом атомов других элементов, сущность которого как раз и стремился выяснить Менделеев, – так называемая атомность или валентность, – объясняется способностью атомов обмениваться между собой электронами, которыми насыщены оболочки их ядер. Сила сцепления частиц вещества, порождающая такие явления, как прилипание, смачиваемость и т. д., тоже электрического происхождения, но проявления ее связаны с более грубым взаимодействием частиц вещества – молекул, составляющих индивидуальность того или иного химического соединения. Отсюда нельзя сразу перескочить к значительно более тонким силам химического сродства, характеризующим индивидуальность отдельных атомов, сцепляющихся между собой для того, чтобы образовать молекулу.
Но мы все эти современные воззрения на структуру вещества должны оставить в стороне совсем не для того, чтобы на опустевшем фоне большой карты нашего знания нам показались более оправданными попытки Менделеева от «механики частиц» подобраться сразу же к силам химического сродства.
Все высказанные уже оговорки необходимы лишь для того, чтобы мы могли следить за опытами, задуманными Менделеевым в 1860 году, без всякой предвзятости и без чрезмерных ожиданий. Они достаточно интересны сами по себе, и мы их так, попросту, и опишем.
