До сих пор он определял степень диссоциации электролита только на основании опытных данных по электропроводности растворов. Совпадут ли полученные этим путем результаты с вычисленными по выведенной формуле?
Дрожащими от волнения руками Аррениус достал старые лабораторные журналы. Данные совпадали! Полученные совершенно различными способами они абсолютно однозначно показывали, что в растворах электролитов происходит диссоциация, которую можно охарактеризовать лишь одним числом.
«Если раньше моя идея о диссоциации молекул электролита в водном растворе могла считаться только гипотезой, то теперь, после статьи Вант-Гоффа, сомнений нет — это теория».
Наступили дни лихорадочного, напряженного труда. Сначала Аррениус написал две статьи: «Опыт расчета диссоциации растворенных в воде веществ» и «Об аддитивных свойствах разбавленных растворов солей», которые хотел отослать на родину. Но поскольку европейские ученые практически не знали шведского языка, он обобщил обе статьи в одну — «О диссоциации растворенных в воде веществ» и опубликовал на немецком языке в 1887 году[353]. В этой статье излагались основные положения теории Сванте Аррениуса об электролитической диссоциации.
Вскоре после этого Аррениус и Нернст уехали в Грац, чтобы продолжить работу у Больцмана[354].
Аррениус вел оживленную переписку с Вант-Гоффом; оба ученых чувствовали необходимость встретиться, чтобы обменяться мнениями и провести совместные исследования. Теория электролитической диссоциации нуждалась в поддержке — немногие пока еще поняли и по-настоящему оценили ее. Требовались новые факты, новые теоретические исследования.
Аррениус отправился в Амстердам в начале 1888 года. Перед этим он заехал в Киль, чтобы встретиться с Максом Планком[355], который одним из первых принял его теорию. Их разговор касался главным образом применения закона действующих масс Гульдберга и Вааге к равновесию диссоциации. Планк уже провел некоторые исследования и с удивлением констатировал, что закон Гульдберга и Вааге неприменим к сильным электролитам.
Когда Аррениус приехал в Амстердам, Вант-Гофф встретил его вопросом:
— Вам известно, что закон действующих масс неприменим к сильным электролитам?
— Мы с Планком уже обсуждали это явление, — ответил Аррениус.
— Но тогда возникает еще один вопрос: есть ли в таком случае смысл говорить о диссоциации и об установлении равновесия?
— Вы не правы, — разгорячился Аррениус. — В сильных электролитах разбавление ведет к небольшому увеличению концентрации ионов, в то время как в растворе слабого электролита концентрация ионов при разбавлении увеличивается в пятнадцать-двадцать раз. Благоприятные объекты — слабые электролиты, и именно на них надо проверить закон действующих масс.
Помолчав немного, Вант-Гофф обратился к своему ассистенту-
— Что ж, Райхер, оставьте пока растворы солей. Проверим на органических кислотах, все они слабые электролиты.
Первые же изменения, которые провел Райхер с растворами уксусной кислоты, показали, что закон действующих масс остается в силе и независимо от разбавления константа равновесия не изменяет своего значения. Это придало уверенность исследователям, и они с увлечением продолжали работу. Аррениус провел ряд определений, связанных с понижением температуры замерзания растворов электролитов, чтобы вычислить коэффициент Вант-Гоффа, а потом рассчитать и степень электролитической диссоциации. По этим данным можно было найти и константу диссоциации, которую Райхер определял экспериментально.
Вскоре Вильгельм Оствальд выступил с краткой публикацией, в которой сообщалось, что применяя закон действующих масс к слабым электролитам, ему удалось вывести простую зависимость, названную им законом разведения. К этой же зависимости пришли Вант-Гофф и Райхер после обработки результатов своих измерений.
— Это неоспоримое доказательство правильности вашей теории, — поздравил шведского ученого Вант-Гофф.
Через некоторое время Аррениус закончил намеченные им опыты и уехал в Лейпциг. Он хотел снова встретиться со своим старым другом Оствальдом, который руководил теперь Лейпцигским институтом физической химии, и провести некоторые измерения в его лаборатории.
353
В статье “Ober die Dissociation der in Wasser gtlosten Stoffe” [Z. phys. Chem., 1, 631–648 (1887)] Аррениус изложил окончательно разработанную теорию электролитической диссоциации. Он писал о распаде молекул электролитов на электрически заряженные ионы, ввел понятие «диссоциация» и «степень диссоциации», привел богатый фактический материал в подтверждение своей теории, а также дал метод расчета величины диссоциации электролита, сделав тем самым шаг от качественной гипотезы к точной количественной теории.
354
Людвиг Больцман (1844–1906) — австрийский физик, иностранный чл.-корр. Петербургской Академии наук с 1899 г., автор крупнейших работ по кинетической теории газов (постоянная Больцмана), статистической физике и термодинамике (статистика Больцмана, H-теорема Больцмана, закон Стефана — Больцмана); активно выступал против идеалистической «энергетики» Оствальда и махизма. О Больцмане см.: Кудрявцев П. С. Курс истории физики. 2-е изд., испр., доп. — М.: Просвещение, 1982; с. 245–250 и др.; Храмов Ю. А., ук. соч., с. 38–39; Выдающиеся физики мира, ук. соч., с. 268–274; Голин Г. М. Классики физической науки. — Минск: Вышэйш школа, 1981, с. 72–75; Больцман Л. Статьи и речи. — М.: Наука, 1970; Больцман Л. Избранные труды. — М.: Наука, 1984, — (Классики науки).
355
Макс Карл Эрнст Людвиг Планк (1858–1947) — выдающийся немецкий физик; основоположник квантовой теории, иностранный член АН СССР с 1926 г. Его исследования по распределению энергии в спектре черного тела («закон Планка», 1900 г.) положили начало развитию квантовой физики. Он установил «постоянную Планка», выполнил работы по статистической физике и теории относительности, выступал с критикой махизма. В 1918 г. Планк был удостоен Нобелевской премии по физике. О Планке см.: Биографический словарь, т. 2, ук. соч., с. 131; Кудрявцев П. С, ук. соч., с. 227–238 и др.; Макс Планк. — М.: Изд-во АН СССР, 1970; Томсон Д. П. Дух науки. — М.: Знание, 1970, с. 153–158. Выдающиеся физики мира, ук. соч., с. 320–326; Hermann A. Max Planck: In Selbstzeugnissen und Bilddokumenten. — Reinbek; Rowohlt, 1973; Планк М. Избранные труды. — М.: Наука, 1975. — (Классики науки) -Спасский Б. И. История физики. Ч. II. — 2-е изд., перераб., доп. — М.: Высшая школа, 1977, с. 211–217 и др.; Кляус Е. М., Франкфурт У. И. Макс Планк. — М.: Наука, 1980; Голин Г. М., ук. соч., с. 102–106; Храмов Ю. А., ук. соч., с. 215–216.