Анти-Дюринг. Диалектика природы (сборник)

Сернокислый натрий «распадается… на 1 эквивалент SO

+О… и 1 эквивалент Na… Но последний реагирует с водой раствора и выделяет из нее 1 эквивалент Н, причем образуется 1 эквивалент едкого натра[378 - NaOH], который растворяется в окружающей воде».

Уравнение пишется следующим образом:

Na

SO

+ 2 Н

О = О + SO

+ 2NaOH + 2 Н.

В этом примере можно было бы действительно рассматривать разложение

Na

SO

= Na

+ SO

+ О

как первичный, электро-химический, а дальнейшее превращение

Na

+ 2 Н

О = 2NaOH + 2 Н

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, О, Н, aq. по Юлиусу Томсену) превращается – 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 в цепи. Но получившееся таким образом и превратившееся в электричество количество энергии вычитается из того количества ее, которое должен доставлять ток для непрерывного разложения Na

SO

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

– если оно не вступает в соединение с металлом положительного электрода, причем опять-таки освободилось бы некоторое количество энергии, – соединяется с Н

О в H

SO

, 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 значительнейшей 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 Видемана не упоминается вовсе.

II. «Если подвергать электролизу раствор медного купороса[379 - CuSO

+5H

O] 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 1 эквивалент меди; на положительном электроде должен был бы появиться 1 эквивалент SO4, но последнее соединяется с медью электрода, образуя 1 эквивалент CuSO4, который растворяется в воде подвергаемого электролизу раствора»[380 - Кн. I, стр. 481.].

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

+О, причем последний улетучивается в свободном виде; SO3 заимствует из растворителя H2O и образует серную кислоту (H2SO4), 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 + О + Н2 О = H2SO4 + О; 3) H

SO

+ Cu = H

+ CuSO

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: отделение 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 (не определимой точно) потери энергии в цепи 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 не прямое, 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 и в 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 не вода, 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…[381 - HCl + 8 Н] одновременно в двух U-образных трубках… и пользоваться в одной трубке положительным цинковым электродом, а в другой медным электродом, то в первой трубке растворяется количество цинка 32,53, во второй – количество меди 2

31,7»[382 - Кн. I, стр. 482.].

Оставим пока в стороне медь и обратимся к цинку. По Видеману, первичным процессом является здесь разложение HCl, вторичным – растворение Zn.

Итак, согласно этой точке зрения, ток извне доставляет в электролитическую ванну необходимую для разделения Н и Cl энергию; после того как произошло это разделение, Cl соединяется с Zn, причем освобождается некоторое количество энергии, вычитающееся из энергии, необходимой для разделения Н и Cl; 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

, 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 электролит, а возбуждающая жидкость, не электролитическая ванна, а цепь, увеличивающая образующую ток батарею на один лишний элемент; процесс, который мы, по Видеману, 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[383 - Имеется в виду 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 (Pflasterkasten ist Pflasterkasten)».]. А так как электролиз гораздо проще изучать в электролитической ванне, чем в цепи, 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 в цепи, не замечая при этом вовсе, как электролитическая ванна незаметно превращается у него в цепь. Поэтому он и может выставить положение:

«Химическое сродство выделяющихся веществ по отношению к электродам не имеет никакого влияния на собственно электролитический процесс» (кн. I, стр. 471) – положение, 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 в цепи Н и Cl и сверх того образовать еще ток; наконец, современная химико-электрическая теория, доказывающая, что источником этой энергии является алгебраическая сумма всех химических действий в цепи. Подобно тому как Видеман не замечает, что второе объяснение опровергает первое, точно так же 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, так и 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 U-образных трубках, но в одной из них положительным электродом был цинк, а 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 как их эквиваленты (кн. I, стр. 470). Между тем оказалось, что в вышеприведенном случае в первой трубке растворилось 32,53 цинка, а во второй 2

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, а с другой… хлористой меди. В случае более сильных токов количество растворенной меди при том 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

, медь же – два: хлорную медь CuCl

и хлористую медь Cu

Cl