В те годы большинство химиков резко разграничивало растворы и химические соединения. Господствовавшая физическая теория растворов рассматривала растворенное вещество как совокупность молекул, распространившихся между молекулами растворителя, и отрицала наличие химических связей между веществами, входящими в раствор. Напротив, химическая, или гидратная, теория утверждала, что между ними существует химическое взаимодействие. Химические соединения отличаются постоянным составом. Вода всегда состоит из одной весовой части водорода и восьми весовых частей кислорода. Разложив любые девять граммов воды, мы всегда получим один грамм водорода и восемь граммов кислорода. Таким постоянным составом отличаются и прочие химические соединения. Иное дело растворы. Если мы насыплем соду в сосуд с водой, то можно, прибавляя соду, делать раствор более концентрированным и, напротив, можно подлить в сосуд каплю, ложку, стакан — любое количество воды, и все равно мы будем иметь перед собой раствор соды, но все уменьшающейся концентрации. Таким образом, раствор этот переменного состава, в нем составные вещества могут быть представлены в самых различных весовых отношениях.
Менделеев убедительно доказал, что, несмотря на такое коренное различие между растворами и химическими соединениями, между ними существует связь — в растворах происходят химические взаимодействия между смешанными веществами. В своей капитальной работе, написанной в 1887 году, «Исследование водных растворов по удельному весу» Менделеев писал: «Я верю в то, что удельный вес растворов, как и другие их свойства, все более и более при дальнейшем изучении предмета станут искоренять убеждение о механической простоте растворения и все определеннее и яснее, реальнее и несомненнее станут убеждать в существовании чистого химизма при акте растворения».
В дальнейшем физическая теория растворов достигла больших успехов. Следует отметить, что в воззрениях Менделеева чисто физические представления соединялись с утверждением о химических связях в растворах. Именно Менделеев значительно раньше других химиков отметил столь важное для теории слабых растворов значение физического представления о распылении частиц растворимого вещества, подобно рассеянию газа. В 1887 году он писал: «Я уже давно рассматривал разбавленные растворы как наиболее интересные и представлял их себе аналогично рассеянному или распыленному состоянию материи в парообразной форме».
В «Основах химии» Менделеев говорил, что правильная теория растворов должна учитывать как химическое взаимодействие веществ, так и чисто физическую сторону дела — распыление молекул одного вещества среди молекул другого.
«Две указанные стороны растворения и гипотезы, до сих пор приложенные к рассмотрению растворов, хотя имеют отчасти различные и сходные точки, но, без всякого сомнения, со временем, по всей вероятности, приведут к общей теории растворов, потому что одни общие законы управляют как физическими, так и химическими явлениями».
Менделеев исследовал зависимость свойств растворов от их состава. Эти исследования получили впоследствии широкое развитие.
В советской химии достигло мощного развития направление физико-химического анализа, преемственно связанное с менделеевской теорией растворов. Н. С. Курнаков (1860–1941) и его ученики собрали и обобщили обширнейшие материалы о зависимости свойств растворов от их состава. Физико-химический анализ дал чрезвычайно важные результаты для современной техники.
ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН
Напомним читателю о наиболее крупном событии в жизни Менделеева и одном из крупнейших событий в истории науки. В 1869 году Менделеев, расположив известные в то время химические элементы в определенном порядке (в общем соответственно возрастанию атомного веса), обнаружил периодичность химических и некоторых физических свойств простых тел и соединений элементов. Ученый пришел к периодической системе химических элементов. Он составил таблицу элементов, написав их названия один за другим в порядке возрастания атомного веса и расположив элементы со сходными химическими свойствами один под другим. При этом в столбцах таблицы — группах — оказались элементы со сходными свойствами. Эта таблица известна читателю: ее изучают во всех школах мира, ее подробно излагают во всех учебниках химии, и мы остановимся лишь на некоторых вопросах и сторонах периодической системы Менделеева, чтобы дать представление об историческом значении научного подвига великого русского ученого.