Таким образом, химическое взаимодействие — вот причина распада молекул, причина диссоциации электролитов. Каблуков тем самым сделал необходимое дополнение к теории Аррениуса: диссоциация на ионы — следствие химического взаимодействия между растворенным веществом и растворителем. В теорию растворов был сделан крупнейший вклад.
Столь же весомый вклад в теорию растворов внес другой русский химик Владимир Александрович Кистя-ковский (1865—1952). Независимо от Каблукова он ввел в науку представление о сольватации ионов, которое и
послужило основой для объединения химической теории растворов Менделеева с физической теорией растворов Вант-Гоффа — Аррениуса. «Откуда берется огромная энергия, долженствующая способствовать разложению электролитов на ионы? — говорил Кистяковский.— Если принять теорию Аррениуса так, как она сформулирована ее основателем, то ей неоткуда взяться». Ответ на заданный им же самим вопрос Кистяковский дал исчерпывающий.
Научная деятельность Кистяковского была обширной и разносторонней. Он основал Институт физической химии АН СССР, его работы в области коллоидной химии и электрохимии стали классическими, поставленные им проблемы развиваются и в настоящее время.
Теория растворов
Растворы играют огромную роль в органической и неорганической природе. Важна их роль в геологии, гидрографии. В клетках растений и животных, в тканях организмов содержатся различные растворы. Вот почему можно ожидать интересных и важных открытий от приложения теории электрической диссоциации (с учетом сольватации как причины распада молекул) к различным отраслям знаний. Так считали в начале века все передовые ученые. Когда первое увлечение теорией электролитической диссоциации улеглось, наступило время более спокойного рассмотрения полученных данных и выдвинутых гипотез. Оказалось, что в своем первоначальном виде теория Аррениуса вполне применима только к сильно разбавленным растворам веществ с низкой степенью диссоциации, так называемым слабым электролитам, примером которых может служить водный раствор уксусной кислоты. Было установлено, что почти все соли, большинство неорганических кислот и оснований относятся к силь^ ным электролитам: в разбавленных растворах они полностью диссоциируют на ионы. Тогда возникло предположение, что отклонения от теории обусловлены тем, что в этом случае ионы могут взаимодействовать не только при соударении, но и за счет электростатических сил.
Инициатива в решении проблемы перешла к теоретикам, среди которых следует в первую очередь назвать крупного физика, специалиста по квантовой теории твердого тела Петера Дебая (1884—1966). В послед-84
ние годы жизни Дебай работал в Корнельском университете в США. Иностранный член АН СССР, в 1936 г. он был удостоен Нобелевской премии по химии за открытие дипольных моментов. В его честь единица дипольного момента молекул была названа дебай. Еще в бытность свою в Цюрихском политехникуме в 20-х годах Дебай совместно с немецким физиком-теоретиком Эрихом Хюк-келем (1896—1980) разработал теорию сильных электролитов, которая учитывала электростатические взаимодействия между ионами.
Смысл теории сводился к следующему. В растворе электролита катионы и анионы взаимно притягиваются. В результате такого электростатического притяжения вблизи катиона будут чаще и дольше находиться анионы, а вблизи аниона — катионы. Таким образом, вокруг каждого иона возникнет ионная атмосфера противоположного знака. Ее радиус зависит от заряда и радиуса иона, разбавления раствора, температуры и других факторов. В свою очередь, ион, являющийся центральным для своей ионной атмосферы, войдет в состав ионных атмосфер других ионов. Если внешнего электрического поля нет, ионы со своими атмосферами подпадут под влияние теплового движения и электростатического взаимодействия друг с другом. При наложении же внешнего поля начнется направленное перемещение ионов со своей атмосферой к электродам. Двигаясь к электроду, каждый ион пройдет через ионную атмосферу другого иона, движущегося ему навстречу.