D R . S Z Ő K E F A L V I — N A G Y Z O L T Á N tanszékvezető főiskolai docens:
a v e g y i v o n z á s m a g y a r á z a t á n a k f e j l ő d é s e
A kémia egyik legrégibb, legérdekesebb, s egyben legrejtélyesebb kérdése, milyen okok játszanak közbe akkor, amikor két an yag egy- mással vegyül. A kérdés megválaszolását az a megfigyelés tette mindig nehezzé, hogy nem akármilyen két anyag között játszódik le reakció, s ne m is bármilyen körülmények között.
Már a legrégibb időkben is megkísérelték a probléma megoldását, ugyanakkor viszont még az a válasz sem tisztáz minden részletet tel- jesen kielégítően, amit a vegyi vonzás magyarázataként a legmodernebb tudomá ny ad.
A vegyi vonzás magyarázata a kémia története folyamán több jel- legzetes fejlődési fokozaton ment keresztül. A tudománytörté net i mu n- kák e kérdésekkel, kiemelten ú ja b b a n nem foglalkoznak, ha ne m egyes kutatók működésének ismertetése közben szólnak azok felfogásáról e kérdéssel kapcsolatban, nem vizsgálják azonban, hogyan fejlődött egyik nézet a másikból, milyen kísérleti tények alapián, milyen meg- fontolások szerint jutot t tovább és tovább a vegyi vonzás magyarázata.
Egy ilyen szempontú monográfia pedig igen tanulságosan mu ta tná az elméleti kémia egyik legfontosabb kérdésének történeti áttekintését.
E ta nulmá ny nem kívánja azt a célt kitűzni maga elé, hogy pótolja a hiányt, hanem csak a probléma rövid áttekintésével mintegy előzetes vázlatot n yú jta n a egy részletes monográfiához.
Mindazokat az írásműveket, amelyek akár központi kérdésként, akár pedig mellékesen tárgyalták a vegyi vonzás valamilyen fa jt a magyarázatát, még egy részletes monográfi a sem dolgozhatja fel, még kevésbé lehet ez ennek a vázlatos áttekintésnek feladata. Nem töreked- hettem tehát a teljességre, csak néhány legjellemzőbb mozzanatra szeretnék a következőkben rá mu ta tni.
Az elmondottak dokumentálására, ahol erre lehetőség nyílt, viszony- lagos súlyuknál nagyobb mértékben hivatkozom hazai vonatkozású adatokra, minthogy ezzel a tudo mány törté net kettős adósságát igyek- szem törleszteni: a probléma kiemelt áttekintésén kívül szemléltetem e kérdés hazai visszhangját, a hazai tudományos nézetek fejlődését.
A vegyi vonzás magyarázata történetében periodizációt végreha jtani nem lehet, minthogy az egyes elméletek sok esetben egymással pár- huzamosan is élnek, s éreztetik hatásukat . Nem mindig lehet az egyes
elméleteket aszerin t sem csoportosítani, hogy haladó vagy pedig nem haladó jellegűek-e , mi nthogy ugyanaz a válasz különböző időkben az idealista és a meteri al ista felfogások örök har cába n esetleg n em mindig ugya nannak az oldalnak erősítését szolgálták. Általában az elméletek kezdetben haladók, előreviszik a természet megismerését, később azon- ban, amikor a kísérleti adatok ú j bet ekint éset engednek a természet ti t- kaiba a régi elméletek a kísérleti tények értelmezését sokszor csak gátolják.
A következőkben a vegyi vonzás magyar ázat ár a adott válaszok legfontosabb típusait m ut a t om be, lehetőség szerint fejlődésük sor- re ndj ében .
1. Szeretet és gyűlölet
Nem nyomozható a legvégsőkig annak az elméletne k az eredete, amelyet mi Empedoklesz megfogalmazásában ismerünk, de amely mi nde n valószínűség szerint egyidős magával a kémiával, a kémiai változások megfigyelésével, ami viszont mond hat ni egyidős az emberi gondolkodás kialakulásával. Megfigyelték ugyanis, hogy az anyagok közül egyesek vegyülnek egymással, mások pedig nem (pl. a fa elég, a kő nem ég el).
Empedoklesz szerint az anyagok (elemek) kapcsolódását két velük született erő, a szeretet és a gyűlölet ir ányít j a. Ennek a megállapításnak rendkí vül nagy érdeme, hogy a vonzás és taszítás di alekti kájára irá- nyí tott a a figyel met, u gyanak kor viszont meg sem kíséreli azt, hogy
magyarázni pró bál j a a szeretet és a gyűlölet okát.
A vegyi vonzásnak ez a legősibb, legegyszerűb b magyarázata mind- máig él, s még m a is mindazok, akik nem kívá nnak a jelenségek mélyebb
okai-ig eljutni, Empedoklesz kifejezéseit is ismétlik.
Glauber azt í r j a 1649-ben, hogy a savak azért oldják a fémeket , m er t „nagyon szeretik azokat, s azok által is szeretve v a nn a k" [39].
Reviczky A nt al egészen hasonló ér tel emben beszél még 1758-ban is a kémiai jelensége k alapokairól, szólva a szimpátiáról és antipá- tiáról [7].
A szeretet és gyűlölet el mélete kiindulópont minden későbbi olyan elmélet számára, amely nemcsak nevet akart adni a megfigyelt jelen- ségnek, hanem magyarázato t is kerestek annak okára vonatkozóan .
2. Misztikus viagyarázatok
Azt, hogy a kémiát és az alkémiát sokáig „fekete t udomá ny"- nak a rej tél yek r ej t él yén ek t art ot ták , elsősorban annak t ul aj doní t hat j uk , hogy semmilyen materiál is okát nem t u dt ák sokáig adni az anyagok vegyi változásait i rányító erőknek. A valláso k kialakulásához nagyon hasonló folyamat er edmé nyeké nt alakul t ki a kémiai változásokkal kapcsolatban olyan nézet, hogy az anyagok átalakulásának végső okát a szellemek világában kell keresni.
Az, hogy az egyiptomiaknál olyan szorosan kapcsolódott a kémia
460
és a vallás, hogy a kémi ával foglalkozás a papok hi vatali joga és privi - légiuma volt, s a kémia titkait a vallás titkaihoz hasonl ó gonddal őrizték meg maguknak , az előbbiekből kön nyen érthető.
A későbbiekben is igen hosszú ideig megt al álható a vegyi vonzás materialista értelmezése mellett az idealista felfogás is. Az alkémia kapcsolata a miszt ikumma l közismert. Az alkémia és a hivatalos egyházi taní tás kapcsolata m á r nem volt az ókorban és a középkorba n olyan elszakíthatatlan, mi n t volt az egyiptomiaknál, idealista felfogásu k egyezősége azonban nyilvánvaló.
Ismeretes, hogy a szebeni születésű, magát Melchior Miklósnak nevező hazai alkémista (amely né v mögött sokan Oláh Miklós XV.
századi esztergomi érseket sejtik) világhírűvé vál t alkémiai műv ét mise al akjá ba n írta meg. A kémiai művelet eket kísérő imák és másféle babonás szokások hazai nyomai ra vonatkozóan sok érdekes adatot ismert et Szathmáry Lászlónak a magya r al kémistákról szóló kiváló t udománytör téneti mű ve (1926).
3. A csillagok állása
A vegyi vonzás ma gyaráz at ának bizonyos m ér t é kb en mat erialist ább fokát m u t a t j a az a, főleg a középkorban virágzot t felfogás, hogy a vegyi változások okát ne m a szellemek világában kell keresni, u gya n- akkor viszont nem is lehet azokat földi erőkkel magyarázni, s különö - sen a nehezebben végbemenő, magasabbrend ű reakciók (mint példáu l a fém eknek ar annyá való átalakulása) a csillagok megfelelő állásától befolyásolva jöhetnek csak létre.
Az alkémia és a csillagjósolás összefonódása sok alkémista műből kiviláglik. Egy magát Suburbanumnak nevező szerző szerint példáu l
„minden természeti keveredés a na p és holdsugarak összeesése által áll elő" [5j.
Maga Paracelsus is hi tt ebben az elméletben. Egyik könyvében !3]
részletes táblázatot közöl arról, hogy milyen csillagállások segítik, s mel yek akadályozzá k a reakciók sikeres végbemetelét.
A szász király udvari alkémistája , Poppius könyvében részletese n leírja, hogy higany a r a nn yá akkor alaku l át, amiko r a Nap és a M er kur együttáll ásban vannak, éspedig úgy, hogy a M e r ku r a Napon túl helyezkedjen el [4].
Még a XVIII. században is találkozunk ennek az elmél etnek jelei- vel. Reviczky Antal, a má r emlí tet t nagyszombati ta nár í rja, hogv
„a vonzó hatás okát a régi peripatetikusok okkult saj áts ágnak tart ot ták , most az új abb aknál a Napból kisugárzó anyagokkal megismétlődve l át j uk " [7],
A kozmikus hatások kémiai vonatkozásait ma má r senki sem t a r t j a uralkodó jellegűnek, de hat ást alanságuka t sem lehet mindenben t agadni.
4. Mechanikus magyarázatok
Az ókornak az anyagi változások okára adott legmat erialistább felelete t a görög at omi sták szolgáltatták számunkra. Szerintük az atomok mozgása közben létr ejöv ő tömörülés, egyesülés és szétválás ad mi ndenr e magyarázat ot.
Lucretius Carus t anköl t eményébe n Demokritosz és Epikurosz véle- ményét ismerteti, t ehát te lj esen mechanikai okot tételez fel minden változás alapjául . Egészen el rej tet t en, mindössze másfél sorban találunk ut alást arra, hogy a vegyül ést nem lehet ezzel a magya rázat ta l teljesen megindokolni. Ezt í r ja ugyanis:
„Még se szabad f ö l t e nn ün k azt. hogy a lételemek közt bármi akár - mivel is k e v e r e d h e t . . . " [1].
Az atomok kapcsolódásának ilyen, tehát teljesen mechanikus mate- rialista felfogása a későbbi ekben is megtalál ható , azonban lényegese n változott fo rmá ban . Jellemző azonban ezekre az elméletekre, hogy egyszerű, a fizikából is mer t alapo n kí vánták a vegyi vonzás összetett jellegű jelenségét megmagyarázni.
Az atomisták próbálkozása, hogy az anyagok fizikai és kémiai sajátosságait az atomok jeltételezett alakjával magyarázzák , kétezer évig t artott. Az egyik legelső magyarnyel vű t ermészettudományo s ismeret terjeszt ő munka, Sartori B e m ar d m űve még 1772-ben is ezt í r j a : ,,a' viznek részetské i mi nd egyenesek, az olajnak részetskéi ellen - ben ágosak, 's e'miatt erősebben ragadnak a' testhez".
Jellegzetesen me chani ku s materialista elképzelése a vegyi vonzás- nak az, amely a Newton által felfedezett tömegvonzással azonosította azt. Már Newton is i lyenf éleképpe n gondolkodott. Szeri nte „amennyi - ben a savakban oldott fémeki magukhoz vonzanak egy csekély sav- mennyiséget. annyi ban vonzóerejü k is elhathat csekély távolságra tőliik [41].
Newton követői túltettek mesterükön, s a kétféle jelenséget helye"V^nt egészen azonos okokra vissza vezethetőnek t artották. Horváth János, aki a XVIII.
század végén a bar ai gimnáz iumok számára több fizika-tankönyvet írt, hasonló- képpen vélekedik [12[.
A pozsonyi a kadémia a kkor i tanára, Pankl Mátyás nem egyenlősíti a ter- mészetben találhat ó különböző vonzás- fajtákat , d e nem is érzi a közöttük levő igen nagy különbségeket. Szerinte: „A vonzásnak há ro m fokozatát lehet megkülön- böztetni: 1. Ha egy test csak külsőleg vonzódik a másikhoz, mi n t a víz az üveghez.
2. Ha az egyik test a másika t á t h a t j a . . . ilyen kapcsolatban v an a víz a szivacs pórusaiban. 3. Ha az egyik testnek a részecskéi a má si knak a részecskéivel bel- sőleg egyesülnek, ilyen módon egyesül a víz a sókkal. Az első két vonzást mecha- nikai affinitásnak , vagy aggregációnak szokás nevezni, az utolsót kémiainak " [16],
A vegyi vonzás mec ha ni ku s értelmezése általában csak a fizikusok, a kémia gyakorlatáva l n e m foglalkozók között volt el t er je dt, a gya- korló vegyészek t isztábban l áthat ták, hogy a vegyi vonzás sokkal komplikáltabb, nehezebben értelmezhető jelenség. E nn ek ellenére a vegyészek között is voltak olyanok, akik megkísérelt ék az észlelt tényeket és a mechani ku s magyarázatoka t összhangba hozni. Még a XIX. század végén is volt olyan spanyol kémikus-professzor, aki h a j -
462
landó azt hinni, „hogy a vegyülés vonzása a Newton-f él e attractiónak t;gy különö s al a kj a " [3].
5. Vegyi rokonság
A különböző anyagok között vegyi vonzás általánosa n elfogadott .•szakkifejezése, a kémiai affinitás> vagy vegyrokonság a vegyi vonzás magyaráz atának egyik, nem is a legszerencsésebb próbálkozásá t idézi emlékezet ünkbe.
Ennek az elméletnek sem i sm er j ü k biztos eredetét. A f e nn m a r a d t írásművek közül Albertus Magnus egyik könyve a legrégibb, amelyben az egyes anyago k közötti vegyülési ^hajlamot a köztük lévő rokonsággal igyekszik magyarázni . Azt í r j a ugyanis: ,,A kén megfeketít i az ezüstöt és elégeti általában a fé meket természet ük rokonsága m i a t t " [2].
A XIX. század elejéig nagyon hasonló jelenségnek érezték a rokon- élőlények közötti kapcsolatot (hogy csak az egy faj ho z tartozók, vagy legalább is nagyon közeli rokon élőlények keverednek) , t ovább á a rokon alakú kristályok keveredését, végül pedig a vegyi kapcsolatot. Ilyen ér te lembe m ír például Lumniczer I st ván is Pozsonyban 1777-ben ki- adott könyvében [13].
Volt olyan felfogás még a XVIII. század második felében is, hogy az aff ini tás oka az egymást vonzó, egymással „rokon" anyagokban egy közös har madi k anyag jelenléte. Kopp szerint [29] (mint Engels is említi) ezt a gondolatot t ett e magáévá Lavoisier is.
A vegyrokonság elméletét a XIX. század elején az elektrokémia i megfi gyelése k döntötték meg véglegesen, a kémiai szaknyelv viszont, amely abban az időben alakult ki, megőrizte ezt az egykori általánosan el t er j ed t felfogást. A „vegyr okonság " szó a nyelvújí tás szava, talán Irinyi alkotása, de már Nyulas F erenc is ,,rokonság"-nak nevezi [19], Kováts Mihály a Magyar Chémiában pedig „chémiai atyafi ság" -ró i beszél [21].
Ez az alfinitási elmélet, amel y nyi lvánvalóan téves alapokon indul t el, mégis igen sokat tet t a vegyi vonzással kapcsolatos adatok felderítése terén . Abból kiindulva, hogy a rokonság foka egyben a vegyi vonzás erősségének fokozatát is jelzi, szemléletesen értelmezni tudta vegyi vonzás különböző mértékét is.
Paracelsus má r 1525-ben, metallurgiai kísérletei során megállapí- totta, hogy a higan y „amalgámot képez a fémekkel, és teljesen egyesül velük, de gyorsabban az egyikkel, mint a másikkal aszerint, hogy többé vagy kevésbé hasonló a f ém he z " [39]. Valószínűleg ő az első, aki e megfigyelések alapján af finit ási sorozatot állított össze. Angelus Sala 1617-ben a fémek sóinak oldatukból való kicsaphatósága alapján
állított fel affinitási sorozatot [39].
Boyle egészen helyesen t u dt a ért elmezn i az affi ni tás különböző f okán ak hat ását a kémiai át alakulásokra. Felismerte, hogy egy vegyül et átalakul ása csak akkor jöhet létre, ha egy olyan ú j anyaggal érintkezik, amelynek a vegyület egyik részéhez nagyobb af fini tása van, mint amil yen t a vegyület eredeti alkotórészei egymásra gyakorolnak [37],
Az affini tás m ér t ék én ek megállapítása végett, Stahl alkálik és f ém - oxidok egymással való reakcióival kísérletezett . Vizsgálatai közben különösen m ér t éka dóna k a vizsgált oldatból való kicsapódást (csapadék- képződést) teki nt ett e .
Nagyot lendít et t az affinitá s fokozataina k feli smerésében Stahl egyik követője, a f r an ci a Geoffroy által készítet t affinitási táblázat, amelyet 1718-ban mut a t ot t be a francia akadémiának . Azzal, hogy Geoffroy ebben összeállította korá nak összes kísérleti eredményét az aff ini tás fokára vonat kozóan, rái rányí tot ta a fi gyelmet erre a problémára .
Nikii FüujenJum out excoyitandum túsi yuüJ natura ferat aitt
fact<d
Geoffroy affinitási táblája Fürst Mihály disszertációjából (1752).
464
A táblázat, amely a régi, résziben még alkémista eredetű, a kkor azonban általánosan ismert és hasznosan használt jeleket tartalmazta, a legfelső vízszintes sorban sorolta fel a legfontosabb anyagokat, (elemeket), ezek alat t pedig fel vanna k tüntetv e azok az anyagok, amelye k az illető elemmel vegyülésre képesek, mégpedig vegyülőkészségük sorr endjében .
A vegyülés értelmezésében nem tesz különbséget az oldódás, amalgám-képzés és a mai értelemben vett vegyülés között. így például az akko r elemnek tekintet t víz oszlopában ott találj uk a sokait (vagyis minden oldható anyagot) és a borszeszt.
A higany oszlopában pedig szerepelnek mindazok a fémek, amelyekkel amalgámot tu d az képezni.
Geoffr oy- féle affinitási táblázat úgy hozzátartozott a XVIII. század minden kémiai műhelyéhez, mi nt ma a periódusos rendszer. Hazánk fiai közül először a soproni Fürst Mihály is mer tet t e ezt a táblázato t disz- szertációjába n [8].
Az eredet i Geof fr oy- fél e táblázat pár év alatt az új abb , alaposabb vizsgálatok f ényébe n részben javítandóna k bizonyult, ezért a század közepén egyre többen javasolták, hogy egyrészt az oszlopokon belül a felsorolt elemek sor re ndj ét változtassák meg, másrészt pedig ú j a b b oszlopok bei ktatását kí vánták . A korabeli szerzők legtöbbször Gellert- nek a mett all urgi ai vizsgálatok tapasztalatai alapján módosított táblá- zatát ismert etik (pl. 10.)
A tökéletesítés szellemében szül etett az erdélyi Zágoni Gábor doktori disszertációja is, ebben ugyani s a szerző az affinit ási táblázatot, mint a század egyik legfontosabb felfedezésé t ismerteti, egyben azon- ban bizonyos változásokat javasol, többek között a flogiszton beiktatását is szeretné, ami nt ez a flogisztikus felfogásból logikusan következik is [9].
Az egyre több elem felfedezése egyre bonyolultabbá, át tekint he- tetlenebbé t et t e a kezdetben csak 16 oszlopot tartalmazó rendszert.
Bergman m ár olyan táblázatot készített, amelynek 50 oszlopa volt.
Ez a rendszer két nagy f ej ezet re tagolódott, ő ugyanis különválasztotta a testeknek azt a rokonságát, amely „nedves ú t on" (oldatban) m ut a t - kozik meg, attól, ami szárazon észlelhető [17].
A század végén jellegzetes paradox-helyze t alakult ki: minél töké- leteseb b volt egy affinitás-tábláza t tudományo s szempontból, annál gyengébb volt, bonyolultsága miatt, annak pr akti ku s használhatósága.
Ezért nem válhat tak általánosan használ ttá Baumé (1773) Guy ton de Morveau (1786), Kirwan (1789) táblázatai sem. A tökéletesítés akarat a azonban egyre több anyagnak affinitási viszonyait tisztázta. így Kirwan a meszek (fémoxidok) egymáshoz való viszonyá t állapította meg. Mind - ezek a vizsgálatok rendkívüli mértékben segítették a szervetlen kémi- ának és az analit ikának fejlődését.
Az aff init ás fogalmát nem változtatta meg, mint emlí tet tem is, a Lavoisier-féle kémiai forradalom . Azzal azonban, hogy megváltozott a nézet arra vonatkozóan, hogy mit t ar t anak elemnek, s mit vegyületnek, meg kellett változnia ann a k a táblázatna k is, amely a flogisztikus rendszer elemeit t üntet te fe l: a Geoffr oy-f él e affinitási táblázatnak is.
Lavoisier az ú j felfogásnak megfelelőe n készített is aff init ási táblázatot, szerkezetileg megőrizve a régi mintát. Jeleket azonban már nem hasz- nált, az egyes elemeket nevük közlésével jelezte.
Lavoisier affinitási táblázata Nyulas Ferenc könyvéből (1800).
Lavoisier affinit ás i táblázatáva l nagyon sokfelé találkozunk. így a két legelső ma gyar nye l vű kémia-könyv, Nyulas Fer enc kémiai ana- li tikája [19] és Kováts Mihály Magyar C hémi áj a is közölte ennek fordí tását (utóbbiban: „A' chémia egyes választóatyafi ságnak számsze- reik vagy L aj s t r oma i k " cimmel). Később a sok ú j elem felfedezése egyr e bővítette az affinitási sorokat, míg végül a Mengyelejev által megalkotott periódusos rendszer vet t e át az affi ni tási táblázat szerepét is.
A vegyi vonzás relatív fok ának megállapítása mellett sok próbál- kozással találkozun k arr a vonatkozóan, hogy az affinitás abszolút értékét is meghatározzák.
Kirwan azt a számadatot t ar t ot t a jellegzetesnek, amely mennyiség 100 g anyag telítéséhez szükséges sósavból, kénsavból, vagy sal étrom- savból. A K ir w an- f él e számokat Magyarországon is használták, így Pánkl Mátyás pozsonyi tanár előadásairól Csegezi Csongvai S ámuel által készített jegyzetben [22], meg a hazánkban eléggé el ter jed t J aqui n- f él e kémia t ankönyvben e számok ismertetéséve l és használatá- val találkozunk.
Az úgynevezett egyszerű affinitást, vagy választórokonságot»
(Wahl verwandtschaft) , amikor egy anyagnak kétféle anyag között kell választania , hogy melyikkel vegyüljön , Bergman módszerével, Kirwan számaival Jaquin említ ett tankönyvében így f ej ezt e ki:
Salétrom
Mész- salétrom
Salétromsa v 215 Hamuzsír
96
Mész 215 > 96
Ebből a szkémából azt lehet kiolvasni, hogy kálisalétrom fog kelet- kezni, minthog y a hamuzsír na k és a salétromsavnak nagyobb az af fi ni - tást jelző számértéke , mi nt a mésznek és a salétromsavnak .
Még j obban megkönnyí tet té k ezek a számok a kettős választó- rokonság (affinitá s duplex), vagyis a ma cserebomlásna k nevezett reakció végtermékeine k megállapítását. Pél dául :
Kocka-salétrom
Konyhasó
Szóda 165 Salétromsa v
158 375
Sósav 420 Ezüst
Ezüst salétro m
S zaruér c
165 -f 420 > 158 -f 375 A Kirwan-számok ebben az esetben is bizonyítják, hogy nem konyhasó és ezüstnitrát, ha nem ná t ri u mni t r á t (kockasalétrom) és ezüstklorid (szaruérc) lesz a végeredmény .
A XIX. századforduló körül az irodalomba n másféle, hasonló módom megalkotott számok is volt ak használatosak, így a pesti egye- t emen Schuster J á no s is egy il yen m ás f a j t a rendszer t követett [25].
Mindezeknek a próbálkozásokna k kuda rc a bebizonyította, hogy i l ye nf aj t a úton n e m lehet olyan számadatokhoz jutni, amel yek minden körül mények között helytálló e red mény t adnának . így a XIX. század közepétől kezdve az affi nit ás-számokka l má r senki sem dolgozott.
6. Tömeghatás
A vegyi vonzásró l szóló nézet eket ú j alapra igyekezett a XIX.
század elején f e kt e t n i Berthollet azzal, hogy a reakció kimenetelét nem az egymásr a hat ó anyago k különböző fokú af finit ására , ha nem a reak- cióban részvevő anyagok mennyiségére vezett e vissza. „Egy anyag kémiai hatása — mondot ta — arányo s tömegével" [20]. Ö állapította meg azt, amit t el j e s egészében csak a t ömeghat ás t örvényének f el fede- zése igazolt, hogy a reakciók sohasem m en n ek egészen végbe.
Berthollet el mél etének n e m volt különösen nagy hatása, mint hog y ne m adta meg a n n a k magyarázatát , miért t ör téni k meg az egyik f a j t a reakció, s miért n e m játszódik le a másik. Amit Berthollet állított, mi n t bebizonyosodott, részét képezte a tel j es igazsáknak, azonban hel yt elen volt ezt a részesigazságot általánosítva a kémiai reakciók egyetlen mozgató er ejének hinni.
7. Elektrosztatikus vonzás
Az affinitás, vagyi s a vegyrokonsá g elmél et ének természetes ellen- hat ásakén t már kezdetben t al ál un k olyan megállapításokat, hogy a vegyülés nem az egymáshoz hasonló, h a n e m éppen ellenkezőleg a különböző jellemű elemek, vegyül etek között játszódna k le. Alkémista ir atokban gyakr an t alál un k olyan kitételeket, amelyek a vegyülést az ellentéte s nemek kapcsolódásáho z hasonlít ja. í gy szokás volt a higanyt a férf ias, a ként a nőies pri ncí piumna k mondan i [40]. Ez a fel fogás általánossá csak a X IX. század el ej én vált, de Irinyi János még 1847-ben is szükségesnek t a r t j a leszögezni, hogy a vegyrokonság „nem egyezik meg azzal, amit rend esen szoktun k rokonság alatt érten i . . ., annál nagyobb vonzal ommal vegyülnek a testek, minél különbözőbbek t u l a j - donai k" [26].
A vegyrokonság elmél etének megdöntésé t azok a kísérlete k végez- ték el, amelyeket a XVIII. század végén, s a következő század elején leydeni palackkal, m a j d Volta-féle oszloppal a kémia t erület én végeztek, s amelyek arr a a követ keztetésre vezették a kutatókat, hogy a vegyi vonzás nagyon hasonló ahhoz a vonzáshoz, amelyet a pozitív és a negatív elekt romo s töltéssel ellátott t est e k egymásra gyakorolnak.
Hazai vonat kozása miatt f elt étl enü l ér demes megemlí tenünk, hogy a legelsők között, vag y valószínűleg éppen a legelsőnek a pesti egyetem első kémia-professzora, Winterl J a ka b l átta meg a vegyi jellem és az elektromosság közötti kapcsolatot, s ő alkott a meg az első mi nden részé-
468
ben következet esen a két ellentéte s erő f el is mer ésére alapított, tehát diualisztikus rendszerét. Ez a rendszer általánosa n elfogadottá nem vált»
mint hog y a zseniális meglátások erősen kev ere dtek a helytelen állítá- sokkal [18].
Davy (1807) és Schweigger (1812) próbálkozásai ut án Berzelius alkothatott olyan rendszert (1818), amely m á r időállónak bizonyult.
Ér demes feli déznün k Berzelius né há ny akkori megállapítását. „Mind- azt, ami az ún. választórokonság hatásána k t űnik , csak az egyik testben erősebben, a másik testben gyengébben jelénlevő elektromos sarkít ott - ság okozza" „Mi nden kémiai vegyül és egyes egyedül csak két egymás - sal ellentétes erőtől a -J- és — elektromosságtó l f ü g g és m inde n vegyü - let nek két, az el ektrokémiai reakció hat ására egyesült részbő l kell összetéve lennie, minthog y har madi k erő ni n cs " [23, 24, 36].
Eszerint a felfogás szerint a bázisokat pél dáu l mint a pozitív f ém- ből és negatí v oxigénből, a sókat pedig mi nt az elektronegat ív savból és elektropozitív bázisból alkotott vegyületeket értelmezték. A dualisz- tikus felfogás igen sok helyes megállapítást tart al mazot t, de a végle- t e kb e vitt dualizmus többeket helytelen következtetésre vezetett.
A r o má n ismer ett erjes zté s nagy úttörője, B aras például így gondol ja:
„Van egy kémiai törvény, hogy sohasem vegyül egy elem egy Össze- tet t testtel, h ane m az elem mi ndi g elemmel és a vegyület mindig vegyülette l vegyül" [27].
Ez az elmélet akadályozta sokáig D umas nak a szerves vegyül et ek - kel végzett szubsztituciós kísérleteine k helyes értelmezését. Végül kiderült , hogy a Berzelius által felfedezett jel enség is csak egy részét jelenti a vegyi vonzás teljes magyarázatának . Minthogy azonban, külö- nösen a szervetlen vegytan sok helyén jól használható, az alsóbbfokú oktatásban még m a is alapját képezi az af fi nit ás f ogalmának megala- pozásának.
8. Maximális reakcióhő
A XIX. század második felében, rengeteg preciz termokémia i vizs- gálat eredményé re támaszkodv a Berthelot kimondotta , hogy „minden önként lefolyó chemiai reakczió mindig azon test rendszer létesítésére törekszik, mely a legnagyobb hőfejlesztésse l jár ". (Than Kár oly for - dítása [35].)
A kísérleti er edm ények az esetek legnagyobb részében igazolták is ezt a felfogást, azonban ne m volt kivétel nél kül mi nden esetben érvényes, így pl. a megfor dít hat ó reakció k esetében . Rendkívü l nagy ér deme ennek az elméletnek, hogy a reakciók lefolyása közben lej át - szódó energi a-átalakulásokr a rái rányí totta a fi gyelmét. Általánosan elfogadottá , hiányossága i miatt Berthelot fel fogás a ne m vált, de hosz- szú ideig nem is volt hel yet te olyan elmélet, amely az akkori kísérleti adatokkal m ind enben egyezően t udt a volna a kérdést értelmezni.
Emiat t a XIX. század végén szinte teljes zűrzavar volt ezen a téren.
Rendkí vü l érdekes az az összeállítás, amelyet Pinerua santiagói pro- fesszor 1893-ban végzett. Kora legkiválóbb kémikusai t kér dezte meg
a kémia legfont osabb kérdéseiről, így elsősorban az af fi ni t ás r a vonat- kozóan. A sok, egymás nak el lentmond ó vél emén y t öbb-keveseb b részét t art almazt a az igazságnak, megállapított ák azonban, hogy az affinitá s mér t ékének pont os meghatározhatóságához közel járnak , azonban magá- nak az a ff i ni t ás nak „természete teki nt etében semmit sem t udnak és éppen ezért arról m i t sem m o n d h a t u n k " [34, 35].
9. Maximális munka
Ostwald, van' Hoff s nem utolsósorba n a magyar Than Károl ynak köszönhet jük azt, hogy az a ff i ni t ás elmélete kij ut ott a mú l t század végén uralkodó bizonytalanságból. Megállapították, hogy a kémi ai folya- mato k olyan i r á ny b a n men ne k önként végbe, amelyben m u nk á t t e r - melnek . A kémi ai aff initás mé r t é k e pedig az a maxi mális munka, amel yet a kémiai f olyamat t ermel , ha álland ó hőmérséklete n rever- zibilisen megy vé gbe [42].
így most m á r a kísérleti e redmé nyekkel teljes m ér t é kbe n egybe- hangzó módon értelmezni t u d j u k , a reakció lefolyásána k i rányát . Azt is l át j uk, hol té vedt e k azok, aki k ezelőtt próbálkoztak a vegyi vonzás különböző magyarázataival. N em vett ék figyelembe ugyanis azt, hogy a t ermészet ne k egyetlen jelenség e sem szakítható ki, s nem vizsgálható a minden i r án yú összefüggése k tisztázása nélkül. A vegyi vonzás nem az anyagok veleszületett saj átsága, hanem nagy mé r t ék ben függ a reakci ó körülményeit ől, a reakciókban résztvev ő anyagok állapotától, vagyis hőmérsékletétől, nyomásától, koncentrációjától stb . L át j u k egy- ben azt is, hogy szinte minden eddigi magyarázat t ar tal mazot t egy- egy részt a t el j es igazságból.
10. Atomszerkezeti magyarázatok
A vegyi vonzás mértékét az előbb említ ett elmélet tisztázta, azon- ban a vegyi vonzás okát megadn i nem t udta. Azok a vizsgálatok, ame- lyek az atomok szerkezete és az atomok kapcsolódása közötti kapcso- lato k tisztázására i rányul tak , m á r sokkal többet tudtak ny ú j t a n i . Meg- állapították, hogy a vegyi kötés az elektronok átrendeződése folytán jön létre, az el ektr ono k vizsgálata tehát a kémiai jelleg, egyben az elemek kémiai vonzása megismerését is szolgálhatja. Az így kapott er edmények ismer t etés e messze t úlnyúl n a egy t udomá nyt ör té net i jelleg ű t a nu l má n y keretéből, csak annyit érdemes leszögeznünk, hogy ezek a kutatások egyre jobban megközelítik a vegyi vonzás évezredek óta keresett pr ob l ém áj á nak megoldását.
Hosszú és ne héz volt az az út, amely elvezette a kémia t udom ányát a vegyi vonzás ma gya r áza t án ak mai fejl et tség i magaslatára . Kény- tel enek vagyun k hibásaknak, hiányosaknak teki nten i az elmúl t idők.
de helyenkén t m é g a közelmúlt felfogását is a vegyi vonzás magyar á- zat ára vonatkozóan. Ennek ell enére végtelen nagy hálával és kegyelet- tel kell gondol nunk mindazokra, akik az emberi gondolkodás évezredei alatt lépésről-lépésre vitték el őbbr e a kémia t udom ány t ennek, a szinte legfontosabb probl ém ának megválaszolásában.
470
I R O D A L O M :
[1] Lucretius Carus: A dolgok természetéről. Ford. Kis Géza. Bukarest, 1957.
[2] Albertus Magnus: De rebus metallicis et rnineralitaus libri V.
[3] Paracelsus, Theophr.: Arcana Divina, Schaffhausen, 1555.
[4] Poppius, Johannes: Hodogeticus chymicus oder Wegweiser zu Chymischen Medizin. Leipzig, 1627.
[5] van Helmont (Eromnitan Suburbanum): Kurtze Vorstellung der zur edlen Chymie gehörige Wissenschaft. É. n.
|6] Geoffroy, ainé: Table des différents rapports observés en chimie entre diffé- rentes substances. Mém. de l'Ac. 1718 . 202.
[7] Reviczky, Antonius: Elementa philosophiae naturalis. Tyrnaviae, 1758.
[8] Fürst, Joannes Michael: Compendium chimico-medicum. Viennae, 1752.
[9] Zágoni, Gabriel: Diss, inaug. med. de inventis hu jus saeculi in arte salutari novis. Traiecti ad Rhenum, 1784.
[10J Spielmann, Jac. Reinbold: Institutiones Chemiae. Argentorati, 1768.
[11] Bergman: De attractions bus electivis. Nov. Act. Upsal. II. 159.
[12] Horváth, Joh. Bapt. Physica generalis. Tyrnaviae, 1776.
[13] Lumniczer, Stephanus: De reru m naturalium adfinitatibus. Posonii, 1777.
[14] Andrási—Lányi—ötvös—Mayer: Posotiones ex physica generalis. Claudiopeli.
1783.
[15] Kirwan Richard: Physisch—chemische Schriften. Berlin u. Stettin, 1785.
[16] Pankl, Matthaeus: Compendium institutiorum physicarum. Budae, 1797.
[17] Jaquin, Joseph Franz: Lehrbuch der allgemeinen und medizinischen Chymie.
Wien, 1798.
_18] Winterl, Jakob Joseph: Prolusiones ad chemiam sacculi decimi noni. Budae, 1800.
[19] Nyulas Ferentz: Az Erdély országi orvos vizeknek bontásáról. Kolosvárott, 1800.
[20] Berthollet, Claude Louis: Recherches su r les lois de l'affinité. Paris, 1801.
(V. ö. Ostwald's Klassiker der exakten Wissenschaften Nr. 74., Leipzig, 1896.) [ííl] Kováts Mihály: Chémia vagy természettitka. Buda, 1807.
[22] Pánkl: Notitia ad supplementum cursus chymici. Scripta per Samuelem.
Csong-jmj de Csegez. 1809 (Kézirat, a kolozsvári volt unit. koll. könyvtárában 213. sz.)
[23] Berzelius: Lärbok i Kimien. Stockholm, 1818.
[24] Berzelius: Essai sur la cause des proportions chimiques et sur 1' influence chimique de 1' électrieité. Paris, 1819.
[25] Schuster: Chemia theor. et pract. É. n. (Kézirat a TIT Könyvtárában, 1989. sz.) [26] Irinyi János: A vegytan elemei. Nagyvárad (1847.)
[27] Baraschu Julius: Minunele naturei. Bucuresti, 1852.
|28] Hoefer, Ferdinand: Kistoire de la chimie. Paris, 1866.
[29J Kopp, Herman n: Die Entwicklung der Chemie in der neuere n Zeit. München, 1873.
[30J Tudományos mozgalmak hazánkban. Term. tud. Közi. 1877. 245. 46.
[31] Bert/ieíoí3Marcellin:Mécanique chimique fondée sur la thermochimie. Paris, 1879.
[32] Károly: Vegyereiytani vizsgalatok. Értekezések a term. tud. köréből.
XI. köt. 4. és 23. szám, 1881.
[33j Földváry Vilmos: Üjabb elméletek az affinitásról, különös tekintettel a szerves vegyületekre. Term. tud. Közi. 1893. 152—161.
[34 j pLicerua y Alvarez, Eugenio: Los grande s problémás de la quimica ccntem- poranea, y de la filisofia natural. Santiago, 1893.
[35] Them Károly: A chemiai affinitásról. Term. tud. Közi. Pótf. 1894. 1—22.
[3Gj Söderbaum, H. G.: Berzelius'Werden und Wachsen. Leipzig, 1899.
[37] Herz, W. Grundzüge der Geschichte der Chemie. Stuttgart, 1916.
[38] Ephraim, Fritz: Zur Kenntniss der chemischen Affinität. Die Naturwiss.
1919. 49.
139] Waiden, Paul: Geschichte de r Chemie, 1950.
[40] Lockemann, Georg: Geschichte der Chemie, Berlin, 1950.
[41] Kudrjavcev, p. Sz.: A fizika története. Budapest, 1951.
[42] Erdey—Grúz Tibor: A fizikai kémia alapjai. Budapest, 1958.
