ОТКРЫТИЕ
соляной кислоты и хлора

С соляной кислотой мы, сами того не зная, сталкиваемся ежедневно. Соляная кислота, выделяющаяся в желудке, используется для процесса пищеварения. Под ее воздействием большинство бактерий, попавших в желудок с пищей, быстро погибает. При пониженной кислотности желудочного сока необходимо лечение.

Трудно сказать, кто и когда впервые получил соляную кислоту. Во всяком случае, нам известно, что уже в конце XV в. алхимик Василий Валентин и в XVI в. Андреас Либавий в усердных поисках чудодейственного жизненного эликсира прокаливали в своих странных для нас алхимических приборах поваренную соль с квасцами и купоросами и получили продукт, который описали под названием «кислого спирта». Это и была знакомая теперь нам соляная кислота, конечно, очень нечистая.

Для первых исследователей это было совершенно новое вещество, обладавшее свойствами, которые сильно поражали их воображение. Нюхая его, они задыхались и кашляли, «кислый спирт» дымил в воздухе. При пробовании на вкус, он обжигал язык и нёбо, металлы он разъедал, ткани разрушал.

В 1658 г. немецкий химик И.Р.Глаубер (1604–1670) нашел новый способ получения соляной кислоты, которую он назвал «соляным спиртом». Способ этот широко применяется до сих пор в лабораториях. Он нагревал поваренную соль с концентрированной серной кислотой и выделявшийся «дым» поглощал водой.

В 1772 г. английский химик Дж.Пристли (1733–1804) установил, что при действии серной кислоты на поваренную соль выделяется бесцветный газ, который может быть собран над ртутью, и что этот газ обладает чрезвычайно большой способностью растворяться в воде. Водный раствор этого газа получил название «соляной кислоты» (acidum muriaticum), а сам газ Пристли назвал «чистой газообразной соляной кислотой».

В 1774 г. шведский химик К.В.Шееле (1742–1786), исследуя действие соляной кислоты (которую он называл еще «соляным спиртом») на оксид марганца(IV), нашел, что он растворяется в соляной кислоте на холоде, образуя темно-коричневый раствор, из которого при нагревании выделяется газ желто-зеленого цвета, обладающий очень резким запахом, способностью разрушать растительные краски и действующий на все металлы, не исключая золота. Шееле, как последователь господствовавшей в то время флогистонной теории, считал, что смысл этой реакции заключается в том, что под действием оксида марганца(IV) из соляной кислоты уходит содержащийся в ней флогистон, благодаря чему соляная кислота превращается в желто-зеленый газ. Поэтому сам газ он назвал «дефлогистированной (т.е. лишенной флогистона. – П.К.) соляной кислотой».

Открытие «дефлогистированной соляной кислоты» произошло в то время, когда пробил последний час господства ложных представлений о существовании флогистона. Французский химик А.Л.Лавуазье (1743–1794) правильно понял и сумел убедительно доказать роль открытого уже ранее Пристли кислорода в процессах окисления, горения, ржавления и т.п.

Лавуазье считал, что всякая кислота представляет собой оксид неметалла и что, следовательно, необходимой составной частью всякой кислоты является кислород. Само название элемента уже отражало этот взгляд. Таким образом, серной кислотой Лавуазье и его современники называли то вещество, которое теперь нам известно как оксид серы(VI) (SO₃).

Однако при попытках объяснить все известные тогда факты указанным образом вскоре стали возникать затруднения. Прежде всего бросалось в глаза, что если кислоты представляют собой вещества, непременной составной частью которых наряду с неметаллом является только кислород, то непонятно, почему при действии металлов из кислот обыкновенно выделяется водород. Этому было придумано такое объяснение. «Кислоты» (по-современному, кислотные оксиды) всегда удерживают около себя некоторое количество воды, подобно тому, как, например, соли серной кислоты в купоросах удерживают около себя кристаллизационную воду. При взаимодействии металла с «кислотой» эта вода подвергается быстрому разложению, ее водород выделяется, а кислород, соединяясь с металлом, образует его оксид, который сейчас же присоединяет к себе «кислоту» (т.е. оксид неметалла). В результате такой реакции образуется соль.

Не менее остроумно было построено и предположение относительно состава соляной кислоты, которая, как было уже в то время известно, не получается путем соединения какого-нибудь из известных неметаллов с кислородом. Суть тогдашних рассуждений сводилась к следующему. Соляная кислота, как и все остальные кислоты, должна представлять собой соединение кислорода с каким-то еще неизвестным элементом. Этот предполагаемый элемент, соединенный с кислородом и безводной соляной кислотой, был назван мурием по названию соляной кислоты (acidum muriaticum). Безводная соляная кислота, по тогдашним представлениям, – это оксид мурия.

Что же представлял собой с этой точки зрения желто-зеленый газ, об открытии которого мы говорили раньше? Его изучением в течение ряда лет усиленно занимались наиболее блестящие ученые того времени. К.Л.Бертолле (1748–1822), Ж.Л.Гей-Люссак (1778–1850), Л.Ж.Тенар (1777–1857), Г.Дэви (1778–1829), «организатор химии» шведский ученый Й.Я.Берцелиус (1779–1848) и многие другие потратили немало времени и настойчивости на то, чтобы разгадать загадку этого таинственного газа. Поскольку этот газ (его мы теперь называем хлором) может быть получен путем окисления соляной кислоты, то было вначале выдвинуто предположение, что он представляет собой соединение оксида мурия с кислородом, т.е. дальнейшую ступень окисления мурия. Поэтому Бертолле предложил назвать этот газ окисленной соляной (муриевой), или оксимуриевой, кислотой.

Г.Дэви (1778–1829)

В начале XIX в. много усилий посвятил изучению муриевой и оксимуриевой кислот известный своими многочисленными открытиями Гемфри Дэви (ему, между прочим, мы обязаны открытием элементов калия, натрия, кальция, бария, стронция и магния). Действуя на металлический калий совершенно сухой газообразной муриевой кислотой, т.е. сухим хлористым водородом, Дэви получал водород. На этом основании он пришел к заключению, что в газообразной муриевой кислоте содержится удерживаемая ею вода. Однако, несмотря на все попытки, ему не удавалось выделить эту воду из сухого хлористого водорода. Точно так же никакими средствами Дэви не мог добиться выделения кислорода из муриевой и оксимуриевой кислот и получения гипотетического мурия.

На основании этого Дэви в сообщении о своих опытах с оксимуриевой кислотой, сделанном им в 1810 г., высказался в пользу признания оксимуриевой кислоты в качестве вещества, не подвергающегося разложению, т.е. элемента, и предложил назвать это вещество по его цвету хлорином (от греч. – желто-зеленый).

Однако благодаря авторитету Лавуазье убеждение в том, что в кислоте непременно должен содержаться кислород, заставляло большинство ученых решительно отказываться от предположения, что хлорин является элементом. Поэтому даже после того как Дэви смело высказывал свое мнение о том, что в оксимуриевой кислоте кислорода нет, знаменитые французские химики Гей-Люссак и Тенар, а вместе с ними Бертолле и Берцелиус горячо защищали противоположный взгляд, стремясь в своих опытах отыскать доказательства в его пользу.

И все же упрямые факты беспощадно выбивали защитников ложного взгляда из их последних позиций. В 1811 г. сложил оружие Бертолле, а в 1813 г. Гей-Люссак и Тенар вынуждены были присоединиться к мнению Дэви. К этому их принудили результаты независимых друг от друга исследований Дэви и самого Гей-Люссака над только что открытым Б.Куртуа веществом, которое представляло собой темные с металлическим блеском кристаллы и легко превращалось в красивые темно-фиолетовые пары. Это вещество Дэви назвал йодином, а Гей-Люссак – йодом. Оно, несомненно, представляло собой простое вещество и в то же время оказалось очень близким по своим свойствам к оксимуриевой кислоте – хлорину Дэви. Признав мнение Дэви о хлорине, Гей-Люссак предложил называть его так, как его теперь называют, – хлором.

Из свойств хлора (и йода) особенно поражала многих его способность энергично вступать в непосредственное соединение с металлами. На основании этого немецкий ученый Швейгер предложил в 1811 г. назвать хлор галогеном (от греч. – соль и – рождающий), т.е. образующим соли – солеродом, а хлористые металлы – галоидами, т.е. похожими на соль. В русской научной литературе хлор долгое время называли солетвором, а в 1820 г. впервые появилось название «хлор».

Победу Дэви признали Бертолле, Гей-Люссак, Тенар и другие, но оставалось еще много ученых во главе с Берцелиусом, пользовавшимся в то время громадным авторитетом, которые не могли отказаться от прежних взглядов. В 1815 г. Берцелиус в большой статье старался всеми способами показать, что старая теория все еще в состоянии объяснить факты, и призывал всех химиков сохранить ее в интересах науки. Наконец и он все-таки отказался от попыток воскресить похороненные взгляды.

Фридрих Вёлер в воспоминаниях о своей работе в лаборатории Берцелиуса пишет: «Берцелиус высказал большой интерес к исследованию синильной кислоты, за которое я снова принялся. Он показал мне с большим удовлетворением свой отзыв о моих предыдущих опытах с этой кислотой и высказал мнение, что ее существование много способствовало большей достоверности теории хлора. Я был очень удивлен, что он говорит хлор, а не окисленная муриевая кислота, так как до этих пор он был твердым сторонником старой точки зрения».

В связи с установлением отсутствия кислорода в оксимуриевой кислоте напрашивалось представление о том, что и в муриевой кислоте нет этого элемента. Исследования свойств кислот приводили к мысли, что необходимая составная часть всех кислот – водород. Работы по изучению йодистоводородной (HI) и синильной (цианистоводородной НСN) кислот, выяснившие с несомненностью отсутствие в этих кислотах кислорода, заставили прийти к заключению, что кислорода нет и в близкой по свойствам к названным веществам хлористоводородной кислоте.

Однако долго еще многие отказывались распространить на другие кислоты представление о непременном присутствии в них водорода. Взгляд на кислоты как на вещества, присутствие в которых водорода является необходимым условием существования у них кислотных свойств, окончательно закрепился в умах химиков только около 1840 г.

Так в течение десятилетий длился научный спор, приведший к выяснению того, что представляют собой хлор, соляная кислота и кислоты вообще.

Материал подготовил П.А.КОШЕЛЬ