Вскоре после опубликования работ Рихтера во Франции развернулась яростная дискуссия о том, присуща ли строгая определенность только реакциям кислотно-основной нейтрализации или вообще всем химическим процессам. В принципе вопрос стоял так: если какое-либо соединение состоит из двух (трех, четырех) элементов, всегда ли соотношение этих двух элементов постоянно? Меняются ли эти соотношения в зависимости от способа получения? Одним из споривших химиков был К.Л. Бертолле.
Клод Луи Бертолле (1748–1822)
В 1799 г. в статье «Исследование законов сродства» Бертолле утверждал, что на течение химической реакции влияют некоторые физические силы (летучесть, растворимость, упругость и др.) и массы реагирующих веществ. Он считал, что соединение, состоящее из элементов X и Y, может содержать большее количество X, если при получении этого вещества использовался значительный избыток этого элемента. Эти воззрения о переменном количественном составе химического соединения смогли получить весьма широкое распространение благодаря высокому официальному положению К.Л. Бертолле, его безупречной научной репутации и внушительным прошлым заслугам.
Оппонентом именитого французского ученого оказался его менее известный соотечественник Жозеф Луи Пруст, который придерживался прямо противоположного мнения. Он был скромным человеком, весьма искусным экспериментатором и практически не занимался теоретическими вопросами химии. Например, в результате тщательных и многократно повторенных анализов в 1799 г. Пруст показал, что природный малахит и основный карбонат меди (CuOH)2CO3, полученный осаждением раствора какой-либо соли меди карбонатом щелочного металла, имеют один и тот же постоянный качественный и количественный элементный состав. Вне зависимости от того, каким способом эта соль получена в лаборатории или как она выделена из природного сырья, она всегда содержит по массе 5,3 части меди, 4 части кислорода и 1 часть углерода.
Более того, Пруст установил, что постоянство соотношений компонентов наблюдается и для целого ряда других соединений. Он сформулировал общее правило, согласно которому все соединения содержат элементы в строго определенных пропорциях вне зависимости от условий получения этих соединений. Это правило стали называть законом постоянства состава или иногда законом Пруста. Французский ученый писал, что природа дала химическому соединению постоянный состав и тем самым поставила его в совершенно особое положение по сравнению с раствором, сплавом или смесью{306}.
Для элементов, образующих между собой два или более двух соединений, Прусту удалось установить закономерность, согласно которой переход от одного соединения к другому происходит не непрерывно, как это следовало из предположений Бертолле, а скачкообразно. При этом переходе резко изменяются свойства вещества.
Как известно, спор вокруг проблемы постоянства количественного состава веществ длился практически семь лет (1801–1808). Одержавший победу Ж.Л. Пруст смог доказать, что Бертолле пришел к ошибочным выводам вследствие неточности анализов и использования недостаточно чистых исходных реактивов[34]. Таким образом, в начале девятнадцатого столетия для большинства химиков стало совершенно очевидным, что в споре двух ученых правда оказалась на стороне Ж.Л. Пруста. Закон постоянства состава был уточнен и стал краеугольным камнем химии XIX в.
Жозеф Луи Пруст (1754–1826)
Изучая количественный состав сульфидов и оксидов металлов, Пруст пришел к заключению, что элемент может соединяться с кислородом или серой в одном или немногих отношениях, однако обобщить сделанные наблюдения до постулирования закона кратных отношений ему не удалось.
C момента открытия закона Пруста многих ученых мучили сомнения по поводу его справедливости. Особенно трудно было поверить в этот закон, если считать, что материя является сплошной, а не дискретной. C другой стороны, если признать атомное (дискретное) строение материи, то из его положений закон постоянства состава вытекает как естественное следствие. В начале XIX в. спор между двумя французскими учеными имел огромное методологическое значение для химии. Подтверждение постоянства количественного состава веществ и, следовательно, его дискретности открывало путь атомистике. Напротив, победа противоположной точки зрения о переменном количественном составе тел на долгое время лишило бы атомистику всякой экспериментальной основы. Вот почему Ж.Л. Пруст и К.Л. Бертолле, сами того не подозревая, спорили о важнейшей предпосылке для химической атомистики, которая в тот момент уже рождалась в работах английского ученого Джона Дальтона{307}.