Швидкий розвиток хімії у ХVIII-XIX сторіччях супроводжувався появою безлічі нових невирішених питань, як становили як теоретичний, так і практичний інтерес. Серед них не останнім було питання хімічної спорідненості або реакційної здатності елементів, що стало одним з напрямків досліджень Миколи Миколайвича Бекетова. Періодичної системи на той час не існувало, так само як і зовсім не була відома будова атомів. Тому М.М. Бекетов у якості інструменту для вирішення проблеми хімічної спорідненості обрав оригінальний підхід, який полягав у дослідженні процесів витіснення одних елементів іншими з їх сполук. Свій вибір він пояснював так: «Це явище виявляє в найпростішому вигляді те, що називається хімічною спорідненістю, іноді вказуючи на хімічну відмінність елементів, і чого не виявляють явища їх прямого з’єднання».
У явищах витіснення Бекетов простежував як саму спорідненість, так і вплив на неї зовнішніх умов (температура, тиск, концентрація). Прагнучи поповнити вже наявні на той момент розрізнені факти, він перш за все вивчав вплив водню на розчини солей металів. Класичні результати Микола Бекетов умів отримувати, використовуючи найпростіші прилади.
Те, що метали можуть витісняти водень із розчинів кислот було давно відомо. Бекетов у серії систематичних дослідів продемонстрував зворотний ефект: здатність водню виділяти деякі метали із розчинів їх солей. На той час вже знали при відновлювальну дію водню при високих температурах. М.М. Бекетов проводив свої досліди при кімнатній температурі, коли відновлювальні властивості водню не настільки помітні. Для компенсації відсутності високих температур він використав новий параметр – тиск. Проводячи досліди в невеликих запаяних скляних трубках завдовжки 40–80 см і діаметром 1–1,5 см, тобто у досить обмеженому об’ємі, він створював підвищений тиск або "густоту" водню і це давало сильний ефект. Один з його приладів показаний на рисунку. Нахиляючи трубку, дослідник змушував шматок металевого цинку падати у водний розчин кислоти (наприклад, сульфатної). Виділявся водень, який вступаю у контакт з водним розчином солі досліджуваного металу в іншому кінці трубки. За кількістю взятого цинку обчислювався тиск водню, а після закінчення досліду уважно розглядалися продукти можливого відновлення. Досліди проводилися в темряві – фотохімічні ефекти вже тоді були добре відомі.
У таких скляних трубках проводив свої досліди М.М. Бекетов
(Малюнок взято зі статті зав. кафедри фізичної хімії Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна, професора Миколи Отаровича Мчедлова-Петросяна // Вісник Харківського національного університету. 2011. № 976. Хімія. Вип. 20(43))
У ході дослідів вчений зауважив, що величина тиску водню відіграє важливу роль і став підвищувати тиск, іноді до 100–110 атмосфер. При цьому він наражався на небезпеку, працюючи з високими тисками в тонких скляних
трубках. Розкриття таких трубок під водою зазвичай супроводжувалося вибухами, іноді дуже сильними. Використовуючи манометр, Бекетов провів і кількісні вимірювання. Так, він знайшов, що тиску водню у 23 атмосфери достатньо для виділення металевого срібла з насиченого розчину сульфату срібла. Якщо з технічних причин не вдавалося створити достатньо високого тиску, наприклад, при відновленні міді, Бекетов «для згущення водню» використовував платину, яка «більше, ніж тиск, сприяє витіснення деяких металів воднем».
Досліди дозволили встановити, що «дія газу пропорційна тиску чи масі», а разом з іншими експериментами, про які йтиметься нижче, дозволили отримати наступне уточнене розташування металів у ряд за здатністю витісняти один одного (близькі по властивостям метали взяті у дужки):
K Na (Ca Sr Ba) Mg Al Zn (Fe, Ni, Co) Cd Pb Cu Ag
Сьогодні розташування металів у ряду, який запропонував Бекетов, має інше пояснення. Але ефекти, відкриті цим вченим, не втратили своєї актуальності і до тепер. Явища витіснення або відновлення металів з розчинів їх солей, відновлення водню та відновленням воднем стали основою для розробки технологічних процесів у металургії та дозволили пояснити деякі аспекти корозійного руйнування металів. Але про це наступного разу.
Пилипенко Олексій Іванович
ДАЛІ БУДЕ...
