«Позвольте мне дать третьему веществу, поддерживающему горение, название оксифторида».
Ампер говорил о возможности открытия нового вещества, фтора. Свойства этого нового элемента были схожи со свойствами хлора, поскольку кислота, образованная из фтора (HF, фтористоводородная кислота), была подобна хлористоводородной, или соляной, кислоте (НС1), которую Дэви разложил на водород и хлор. Если посмотреть на периодическую таблицу элементов, то фтор находится сразу над хлором, в колонке с галогенами, это означает, что их свойства очень схожи, в частности в том, что касается их способности образовывать соединения и вступать в кислотно-щелочные реакции. Дэви ответил Амперу через три месяца и назвал его подход «поучительным». Он проявлял в этом эпистолярном общении осторожность, обычную среди ученых того времени, особенно в тот период, когда открытие новых элементов имело важнейшее значение.
В 1813 году Дэви признал, что интуиция не подвела его французского коллегу. Сделал он это в письме, в котором также рассказал о том, как лишился глаза в результате опыта, подсказанного ему Ампером. В своей опубликованной работе Дэви рассказывал о том, что получил два письма от Ампера и что именно французский коллега предложил название флюорит (хотя на самом деле Ампер предложил ему название «фтор»). На этом дело и закончилось. Однако Дэви в последний триместр 1813 года был приглашен Наполеоном в Париж для получения премии Института — этот факт говорит о том значении, которое имела для Наполеона наука. Премия вручалась за работы последних лет в области электрохимии. Здесь Дэви лично познакомился с Ампером, а его ассистент, молодой Майкл Фарадей (1791-1867), скажет потом, что Дэви считал Ампера самым великим химиком Парижа. Однако члены Аркейльского общества считали Ампера математиком, для которого химия была лишь развлечением. Ампер вручил Дэви образец неизвестного вещества, которое француз Бернар Куртуа (1777-1838) получил из морских водорослей в 1811 году. Благодаря этому подарку Дэви открыл новый элемент, йод. Гей-Люссак сделал такое же открытие, но несколько позже, и ответственность за этот казус лежит на Ампере.
АРКЕЙЛЬСКОЕ ОБЩЕСТВО
Аркёй находится на юге Парижа, примерно в пяти километрах от центра, в долине реки Марны. Раньше это был отдельный город, но сегодня он превратился в пригород столицы. Здесь жили Клод Луи Бертолле и Пьер Симон де Лаплас. Между 1806 и 1822 годами, обычно в летние выходные, они проводили в своих домах собрания ученых и основали Аркейльское общество, которое пользовалось поддержкой Наполеона Бонапарта (Лаплас, кстати, был экзаменатором будущего императора в военной школе в 1785 году). В 1807, 1809 и 1817 годах были опубликованы «Доклады по физике и химии Аркейльского общества». Список членов общества был коротким: Фридрих Генрих Александр фон Гумбольдт (1769- 1859), Луи Жак Тенар (1777-1857), Жозеф Луи Гей-Люссак (1778-1850), Жан-Батист Био (1774-1862), Огюстен Пирам Декандоль (1778-1841), Ипполит Виктор Колле-Дескотиль (1773-1815), Амеде Бартелеми Бертолле (1780-1810), Этьен Луи Малюс (1775-1812), Франсуа Араго (1786-1853), Жак-Этьен Берар (1779- 1869), Жан Антуан Шапталь (1756-1832), Пьер Луи Дюлонг (1785-1838) и Симеон Дени Пуассон (1781-1840). Ампер в Аркейльское общество никогда не входил.
Клод Луи Бертолле, основавший вместе с Лапласом Аркейльское общество. Гравюра, А. Руссо (автор эскиза) и Е. Томас (гравировщик).
ГИПОТЕЗА АВОГАДРО — АМПЕРА
Во второй половине 1811 года ив 1812 году Ампер переписывался практически только с Бреданом. Друзья обсуждали главным образом личные вопросы и немного — химию. В письмах Ампера слышна скорбь. Казалось, ничто не могло его утешить. Бредан напоминал другу о счастливом детстве, они говорили о книгах, Бредан рассказывал о немецких произведениях, которые собирался перевести.
Переписка Ампера с Ру, Бреданом, Пикте и Дэви свидетельствует о том, что 1813 год был насыщен исследованиями. Ученый часто упоминает работы Дэви, Гей-Люссака, Дальтона и Бертолле. В январе 1814 года Ампер был вынужден прервать свою работу в области химии из-за того, как он сам объяснял в письме к Дэви, что в Академии наук освободилось место после смерти Боссю. Однако в апреле того же года ученый публикует первую работу по химии в «Анналах химии»:
«Определение пропорций, в которых соединяются тела, согласно числу и относительному расположению молекул (действительных атомов), частицы которых (действительные молекулы) входят в состав соединения».
В феврале, после заседания в Институте, он рассказал Бредану о своем беспокойстве из-за того, что Луи Жак Тенар (1777-1857), химик, который работал с Гей-Люссаком и был членом Института, отклонил его работу:
«Я прочел свой доклад, и его заклеймили, даже не изучив. Тот из членов, кто должен был бы высказать мне самую преданную дружбу, поскольку я пожертвовал местом, которое могло бы дать сегодня мне средства к существованию, — ты знаешь, о ком я, — поставил мне в упрек, вплоть до оскорблений, мою переписку с Дэви, которую счел преступлением!»
Амперу была необходима поддержка парижских коллег, поэтому, долго не размышляя, он решил послать свой доклад Бертолле в виде открытого письма. В докладе на 43 страницах он защищал гипотезу, выдвинутую Авогадро в 1811 году: равные объемы разных газов имеют равное число частиц при одинаковых температуре и давлении. В сноске внизу страницы он писал, что узнал о работах Авогадро, когда уже закончил свое исследование. Как уже говорилось, эта гипотеза объединяла частицы Дальтона и объемы Гей-Люссака. На самом деле, согласно закону объемных отношений, при одинаковых температуре и давлении объемы веществ, вступающих в реакцию, и объемы полученных веществ относятся друг к другу как целые простые числа.
Ампер приводил в пример воду: два объема водорода в сочетании с одним объемом кислорода образуют два объема водяного пара, то есть, говоря словами Ампера, в результате соединения одной частицы кислорода с двумя частицами водорода образуется две частицы воды. Из этого ученый сделал вывод, что для получения частицы воды нужна реакция половины частицы кислорода и половины частицы водорода, поскольку кислород обладает двухатомной природой. Иными словами, чтобы не возникло противоречия между законом объемных отношений Гей-Люссака и атомной гипотезой Дальтона, необходимо принять, что некоторые элементы состоят более чем из одного атома.
В своем докладе Ампер использовал таблицу, содержавшую результаты изучения 23 многогранников, и предлагал ученым представить пропорции веществ, составляющих соединения, с помощью его геометрического исследования. В то время проводилось много опытов в области химии, хотя сама наука считалась в высшей степени теоретической: речь шла о поиске связи между теорией и результатами опытов. Добавим, что в тот же год Академия наук отклонила одно из исследований Ампера, в котором еще раз подтверждалась гипотеза Авогадро. Оно все же было опубликовано в «Анналах химии» в апреле 1815 года под названием «Доказательство открытого Мариоттом отношения между объемами газов и давлением, которое они испытывают при одинаковой температуре». И если современники плохо приняли этот труд, то позднее ученые отдали ему должное.
