Закон замещения

Жан Батист Дюма, принадлежащий к числу ведущих химиков первой половины XIX в., одним из первых получил данные, противоречащие дуалистической теории.

Дюма родился в 1800 г. в городке Алэ (на юге Франции). В 1816 г. он переехал в Швейцарию и поступил в обучение к аптекарю в Женеве. Одновременно юноша слушал интересующие его лекции известных ученых. Один из них — Александр Гумбольдт — настоятельно рекомендовал ему переехать в Париж. В Париже Дюма преподавал в Сорбонне, Политехнической школе и других высших учебных заведениях. Однако в его распоряжении, как и у многих других ученых в то время, не было лаборатории. Дюма, по существу, заново создал хорошо оборудованную лабораторию в Политехнической школе.

После февральской революции 1848 г. во времена второй республики Дюма занимался общественной деятельностью. В 1848 г. он был министром высшего образования. Дюма занимался также проблемой снабжения Парижа питьевой водой. Он пытался кроме того найти средство для борьбы с заболеваниями шелковичных червей, разведение которых играло большую роль в экономике Франции. В 1868 г. Дюма стал непременным секретарем Академии наук страны. Он умер в 1884 г. в Каннах. Дюма оставил заметный след в развитии как практической, так и теоретической химии. Его статьи печатались главным образом в «Анналах химии и физики».

В 1834 г. Дюма установил, что в некоторых соединениях водород может замещаться на хлор, бром или йод. Вскоре после этого он обнаружил, что водород может быть замещен также и на кислород в соотношении 2:1 − явление, названное им законом замещения. Это открытие показало слабость дуалистической теории, поскольку оказалось, что электроположительный атом мог замещаться на электроотрицательный. Группы атомов, которые при замене водорода на другие элементы мало изменяют свой характер, Дюма назвал типами (например, к одному типу относятся уксусная и хлоруксусная кислоты).

Несмотря на то что Берцелиус пытался корректировать положения созданной им дуалистической теории, дополняя ее рядом гипотез, тем не менее, после открытия еще нескольких случаев замещения на смену дуалистической пришла унитарная теория, согласно которой химическое соединение рассматривалось не как сумма частей, а как единое целое.

Примерно в то же время было установлено, что кислород не является элементом, который определяет кислотные свойства вещества. Это тоже подрывало позиции дуалистической теории. Берцелиус в соответствии с представлениями Лавуазье называл кислотами ангидриды кислот, а соли рассматривал как продукт взаимодействия «кислоты» и оксида металла. Установление элементарной природы хлора и отсутствия кислорода в соляной кислоте ставили под сомнение представления Лавуазье и Берцелиуса о составе кислот. Старые взгляды были опровергнуты также открытием многоосновных кислот и работами Т. Грехема по исследованию фосфорных кислот: было установлено, что один и тот же оксид, соединяясь с различным количеством воды, дает различные кислоты.

Основываясь на этих данных, Либих сделал вывод, что кислоты представляют собой водородсодержащие соединения, в которых водород может быть замещен на металл. При этом образуются соли. Основность кислот Либих устанавливал путем определения числа замещенных атомов водорода. Он отличал одноосновные кислоты от двух- и трехосновных. Установленные таким образом формулы солей и кислот уже соответствовали положениям не дуалистической, а унитарной теории.