A következô tanulmány szerzôje a legnagyobb félénkséggel tárja írását a nyilvánosság elé, mert bár minden erejével a tudományos igazságra törkedett, kísérleti emberként nem bízik annyira képességeiben, hogy másoknak sokkal többet merjen mondani annál, mintsem majd eldôl, mennyire fontos az eredménye, és ha valaki hajlandó lesz azt megvizsgálni, következtetéseit majd alátámasztja vagy elutasítja. Ha a következtetések hibásnak bizonyulnának, még mindig napvilágra kerülhetnek új tények vagy a régiek válhatnak megalapozottabbakká; de ha sikerülne ôket igazolni, a kémia egész tudománya kerülne új és érdekes megvilágításba.

Talán szükséges elôrebocsájtani, hogy a feltárandó megfigyelések fôként a térfogatoknak azon a tételén alapszanak, amelyet elôször Gay-Lussac úr általánosított, és amelyet – legalábbis a szerzô tudomása szerint – általánosan elfogadnak a kémikusok.

Az elemi gázok fajsúlyáról

1. Oxigén és nitrogén. A kémikusok – úgy tûnik – a levegôt nem tekintik kémiai elvek szerint képzôdô vegyületnek, vagy legalábbis csekély hangsúlyt fektetnek erre a körülményre. Régóta ismert azonban, hogy a levegô négy térfogat nitrogénbôl és egy térfogat oxigénbôl áll. Ha az oxigén atomját 10-nek, a nitrogén atomját 17,5-nek tekintjük, a levegô súly szerint egy atom oxigénbôl és két atom nitrogénbôl* áll, [súly szerinti] százalékos összetétele pedig:
 

Emiatt valódi kémiai vegyületnek kell tekinteni, mert valójában csakis ez a feltevés magyarázza, hogy a légkör levegôje az egész világon egyöntetû, amit számos kísérlet is igazol. Ezeknek az adatoknak az alapján az oxigén és a nitrogén fajsúlya (ha a légkör levegôjét 1,000-nek tekintjük) [1] :
 

2. Hidrogén. A hidrogén fajsúlyát – mivel a gáz nagyon könnyû és makacsul megköti a vizet – minden más gázénál nehezebb meghatározni. Ezeknek az akadályoknak a hatására lemondtam arról, hogy pontosabb eredményre jussak, mint ami a szokásos mérési eljárással kapható. Úgy vélem, hogy a hidrogén fajsúlyát sokkal pontosabban meg lehet határozni számítással egy olyan nagyobb sûrûségû vegyület fajsúlyából, amelyben a hidrogén aránya ismert. Az ammóniagáz tûnt a legalkalmasabbnak erre a célra, hiszen Sir H. Davy nagy gonddal határozta meg a fajsúlyát, és a hiba nagyságát igen csekélyre csökkentette, hogy fajsúlya a vízgôzéhez igen közel áll. Ráadásul Biot és Arrago eredménye majdnem pontosan megegyezik Sir H. Davyével, ami 0,590164, feltéve, hogy a légköri levegô 1,000. Az ammónia fajsúlyát 0,5902-nek fogjuk tekinteni, amire feljogosít, hogy Biot és Arrago kissé nagyobb értéket állapított meg Sir H. Davynél. Két térfogat ammónia három térfogat hidrogénbôl és egy térfogat nitrogénbôl áll. Tehát a hidrogén fajsúlyára 0,694 adódik [2], ha a légköri levegô 1,000. Megfigyelhetô, hogy az oxigén imént kapott fajsúlya éppen 16-szorosa a hidrogén most megállapított fajsúlyának, a nitrogéné pedig pontosan 14-szerese. [3]

3. Klór. A sósav sûrûsége – Sir H. Davy kísérletei szerint, amelyek pontosan egyeznek Biot és Arrago méréseivel – 1,278. Ha feltesszük, hogy ez a fajsúlyérték ugyanannyira hibás, mint az elôbb az oxigéné és a nitrogéné (ami nem szigorúan pontos, de ésszerû feltevés, hiszen a kísérleteket hasonló módon folytatták), a gáz fajsúlyára körülbelül 1,2845 adódik; [4] és mivel ez a vegyület egy térfogat klórból és egy térfogat hidrogénbôl áll, a klór fajsúlya számítással 2,5-nek adódik. [5] Dr. Thomson azt állítja, hogy 2,483 megközelíti a valódi értéket, [6] Gay-Lussac eredménye pedig majdnem egyezik az övével.[7] Ezért tejes joggal következtethetünk arra, hogy a klór fajsúlya nem tér el nagyon 2,5-tôl. Ezzel a feltevéssel a klór fajsúlya pontosan 36-szorosa a hidrogénének.

Azoknak a gázállapotú elemi anyagoknak a fajsúlyáról, amelyek közönséges hômérsékleten nem gázok

[Néhány elem – napjainkban használt – relatív atomtömegének közelítô értéke megtalálható a cikk után. Szerk.]

2. Szén. Felteszem, hogy a szénatom súlya 7,5. Ezért egy térfogat gázállapotú szén fajsúlya számítással 0, 4166-nak adódik, ami pontosan 12-szerese a hidrogénének.

3. Kén. Egy atom kén súlya 20. Eszerint a kén gázának fajsúlya megegyezik az oxigénével, vagyis 1,1111, és így pontosan 16-szorosa a hidrogénének.

4. Foszfor. Számos kísérletet végeztem, hogy megállapítsam ezen anyag atomjának súlyát, de végül is eredményeimet nem találtam kielégítônek, és miután pihenésre van szükségem, egyelôre le kell mondanom a további munkáról. Eredményeim jól megközelítik Dr. Wollaston adatait, amelyeket ezért helyesnek – vagy majdnem annak – tekintek. Így a foszforra 17,5, a foszforsav[anhidrid]re 37,5 adódik, [10] és ezeket a számokat egyelôre elfogadom.

5. Kalcium. Dr. Marcet szerint a szénsavas mész (kalcium-karbonát) 43,9 rész szénsavból [szén-dioxidból] és 56,1 rész mészbôl [kalcium-oxidból] áll.[11] Ezért mivel 43,9 : 56,1 = 27,5 : 35,1 vagy jó közelítéssel 35, 35 – 10 = 25 adódik a kalcium atomjára. Tehát gázának fajsúlyára 1,3888 adódik, ami pontosan 20-szorosa a hidrogénének.

6. Nátirum. 100 granum híg sósav 18,6 granum szénsavas meszet [kalcium-karbonátot] oldott fel. Ugyanennyi híg sav csak 8,2 granum szénsavas meszet oldott fel, ha elôzôleg 30 granum nagyon tiszta, kristályosított bázikus nátrium-karbonátot [nátrium-karbonátot] adtam az oldathoz. Ezért 30 granum kristályosított bázikus nátrium-karbonát 10,4 granum szénsavas mésszel egyenértékû, és 10,4:30 = 62,5:180. Hô hatására 100 granum kristályosított bázikus nátrium-karbonát 62,5 granum vizet adott le. Tehát ugyanezen só 180 granuma 112,5 granum – 10 atomnyi – vizet és 67,5 granum száraz bázikus nátrium-karbonátot tartalmaz. A szóda atomjára 67,5 – 27,5 = 40, a nátriuméra 40 – 10 = 30 adódik. Ezért gázállapotban egy térfogat súlyára 1,6666 adódik, ami pontosan 24-szerese a hidrogénének.

7. Vas. 100 granum híg sósav – az elôzôhöz hasonlóan – 18,6 granum szénsavas meszet oldott fel. Ugyanennek a savnak azonos mennyisége 10,45 granum vasat oldott fel. Mivel 18,6 : 10,45 = 62,5 : 35,1, vagy a korábbihoz hasonlóan, 35, a vas atomjának súlya 35. A gázállapotban levô fém fajsúlyára 1,9444 adódik, ami pontosan 28-szorosa a hidrogénének.

8. Cink. Ugyanennek a savnak 100 granuma – az elôzôhöz hasonlóan – feloldott 18,6 granum szénsavas meszet és 11,85 granum cinket. 18,6 : 11,85 = 62,5 : 39,82, az elôbbihez hasonlóan tehát a cink atomjának súlya 40. Gázállapotban a fajsúlyára 2,222 adódik, ami pontosan 32-szerese a hidrogénének.

9. Kálium. Ugyanennek a savnak 100 granuma – az elôzôhöz hasonlóan – 18,6 granum szénsavas meszet oldott fel, de 20 granum kálium-szuperkarbonát hozzáadása után csak 8,7 granum szénsavas meszet. Ezért 20 granum kálium-szuperkarbonát 9,9 granum szénsavas mésszel egyenértékû. Mivel 9,9 : 20 = 62,5 : 126,26, a kálium-szuperkarbonátra 126,26 adódik. A hamuzsír atomjának súlya 126,26 - (55 + 11,25) = 60, a kálium atomjáé 60 – 10 = 50. Ezért gázállapotban egy térfogat súlyára 2,7777 adódik, ami pontosan 40-szerese a hidrogénének.

10. Bárium. Ugyanennek a savnak 100 granuma pontosan ugyanannyi bárium-karbonátot oldott fel, mint szénsavas meszet. Ezért a bárium-karbonát atomjának súlya 125, és a báriumé 125 – 27,5 = 97,5. Tehát a bárium gázának fajsúlyára 4,8611 adódik, ami pontosan 70-szerese a hidrogénének. [A 97,5 valójában a bárium-oxidra vonatkozik, az 1. táblázat 3. oszlopa a bárium atomsúlyára már 97,5 – 10 = 87,5-et ad meg. Szerk.]

Hozzátenném, hogy a fenti kísérletek során a lehetô legnagyobb figyelmet fordítottam a pontosságra, és a kísérletek többségét sokszor – szinte pontosan ugyanazzal az eredménnyel – megismételtem.

A következô táblázatok összegzik a fenti eredményeket és közlik a térfogatok és súlyok oxigénre és hidrogénre vonatkoztatott arányait. Analógiás alapon olyan anyagok súlyát is feltüntetik, amelyek nem estek szigorú vizsgálat alá.

2. táblázat. Oxigénnel alkotott kombinációk

3. táblázat. Hidrogénnel alkotott vegyületek

4. táblázat. Analógiás alapon kezelt anyagok, amelyek adatai még bizonytalanok

[A táblázatok – a letöltés megkönnyítése miatt – külön lapokon szerepelnek.]

Megjegyzések

1. táblázat. Ez – és a többi táblázat is – könnyen érthetô. Az elsô oszlopban a különbözô anyagok gázállapotra vonatkozó fajsúlyai szerepelnek, feltéve, hogy a hidrogén 1. Ha feltesszük, hogy a térfogat 47,21435 köbhüvelyk, a számok megegyeznek az ilyen mennyiségû gázok granumban kifejezett súlyával. A harmadik oszlopba azok a számított értékek kerültek, amelyeknél – Dr. Thomson, Dr. Wollaston és mások javaslatára – feltettem, hogy az oxigén atomja 10; a negyedikben kísérleti adatok szerepelnek az elôzô feltevés mellett. Látható, hogy a két oszlop milyen jól egyezik. Az említett anyagokhoz – a jód kivételével – nincs hozzáfûzni valóm. Csak egyetlen kísérletet végeztem, hogy megállapítsam ezen anyag atomjának súlyát, ezért a bemutatott eredmények megbízhatóságát csekélynek tarthatnánk. Valóban ez lenne a helyzet, ha az adatok nem egyeznének olyan jól Gay-Lussac kísérleteivel.

2. táblázat. Ez a táblázat számos esetben feltûnô egyezést mutat az elmélet és a kísérlet között. Látható, hogy Gay-Lussac gondolatai elfogadásra kerültek, vagy inkább anticipálódtak, mivel a táblázat nagy részét már azelôtt elkészítettem, hogy elolvashattam volna jódról szóló közleményének utolsó részét. A táblázat egy-két szembeszökô példát is mutat azokra a hibákra, amelyek abból erednek, hogy nem értik meg jól a térfogatok és atomok tana közötti kapcsolatot. Így például azt mondják, hogy az ammónia egy atom nitrogénbôl és csak 1,5 hidrogénbôl keletkezik úgy, hogy az atomok két térfogatba sûrûsödnek, ami egy atomnak felel meg. Ez az oka annak, hogy ez az anyag – néhány másikhoz hasonlóan – nyilvánvalóan kétszeres mennyiségben vegyül. [12]

3. táblázat. Ez a táblázat is mutat néhány feltûnô egyezést az elôzôhöz hasonlóan. Sôt azt is észrevettem – még mielôtt a problémával foglalkozni kezdtem volna –, hogy számos atom súlya milyen közel esik a kerek számokhoz. Úgy tûnik, Dr. Thomson is felfigyelt erre. Azt is érdemes megjegyezni, hogy a három mágneses fém – ahogy Dr. Thomson rámutatott – azonos súlyú, pontosan a nitrogén kétszerese. A nagyjából azonos súlyú anyagok könnyen vegyülnek, és tulajdonságaik is némiképp hasonlóak.

A táblázatokról összegzésképpen azt mondhatjuk, hogy

1. Ha a hidrogént 1-nek tekintjük, minden elem száma osztható 4-gyel, kivéve a szenet, a nitrogént és a báriumot, amely 2-vel osztható, ami feltehetôen azt jelzi, hogy az egységnél vagy a hidrogénénél nagyobb szám jut érvényre bennük. Ez a másik szám a 16 vagy az oxigén? És minden anyag ebbôl a két elembôl áll?
2. Úgy látszik, az oxigén nem vegyül két térfogat vagy négy atom arányában.
3. Minden gáz – még a lehetô legteljesebb szárítás után is – tartalmaz vizet, amelynek a mennyiségét, feltéve, hogy a jelenlegi elgondolások helyesek, igen nagy pontossággal meg lehet határozni.

Kétségtelen, hogy mást is meg lehetne említeni, ám az anyagot inkább a kémikus világ vizsgálatára bocsátom.

[1] Legyen az oxigén fajsúlya = x és 22,22 = a,
a nitrogén fajsúlya = y és 77,77 = b.
Ekkor (x+4y)/5 = 1 és x:4y = a:b.
Innen: 5-4y = 4ay/b, tehát
y = 5b/(4a+4b) = 0,9722 és x = 5-4y = 1,11111.
(Megjegyzés: az angol szakirodalomban fajsúlyon gyakran relatív sûrûséget értenek; a cikkbeli adatok – mint ki is derül – a levegô sûrûségére vonatkoznak. Szerk.)

[2] Legyen a hidrogén fajsúlya = x.
Ekkor (3x+0,9722)/2 = 0,5902.
Tehát x = (1,1804-0,9722)/3 = 0,0694.

[3] 1,11111 / 0,0694 = 16 és 0,9722 / 0,0694 = 14.

[4] Mivel 1,104 : 1,11111 = 1,278 :1,286
és 0,969 : 0,9722 = 1,278 : 1,283. Ezek átlaga: 1,2845.

[5] Legyen a klór fajsúlya = x.
Ekkor (x+0,0694)/2 = 1,2845.
És jó közelítéssel x = 2,569-0,0694 = 2,5.

[6] Annals of Philosophy, Vol. IV. p. 13.

[7] Ibid, Vol. VI. p. 126.

[8] Mivel 25,8 : 100 = 40:155. A 8. pontban leírt kísérlet szerint egy atom cink súlya 40. Dr. Thomson 40,9-nek veszi, ami alig különbözik. Lásd Annals of Philosophy, Vol. IV. p. 94.

[9] Gay-Lussac úr szerint egy térfogat hidrogén csak fél térfogat oxigénnel, de egy teljes térfogat jóddal vegyül. Ezért az oxigén és a jód közötti térfogatarány 1/2 : 1, a súlyarány pedig 1 : 15,5. Ha 0,5555-öt, a fél térfogat oxigén sûrûségét megszorozzuk 15,5-tel, 8,61111-et kapunk, és 8,61111 / 0,06944 = 124. Általában tehát bármely anyag gázállapotbeli fajsúlyát egyszerûen úgy kapjuk meg, hogy az oxigén fajsúlyának felét megszorozzuk az anyag atomjának oxigénre vonatkoztatott súlyával. Lásd Annals of Philosophy, Vol. V. p. 105.

[10] Egyes kísérleteim 20-hoz közelebbi értéket adtak a foszfor és 40-hez közelebbit a foszforsav esetében.

[11] Dr. Thomson adataira támaszkodom, Annals of Philosophy, Vol. III, p. 376. Dr. Wollaston kissé különbözô értékeket közöl, amennyiben a kalcium-karbonát 43,7 szén-dioxidból and 56,3 rész kalcium-oxidból áll, Phil. Trans. Vol. CIV. p. 8.

[12] Lásd Gay-Lussac közleményét a jódról, Annals of Philosophy, VI. 189.

* Úgy látszik, Prout az N₂O képletet Dalton NO összetételû nitrogén-oxidja alapján írta fel, de a nitrogénre más atomsúlyt használt. Szerk. (vissza)

A testek gázállapotbeli fajsúlya és atomjainak súlya közötti kapcsolatról írt tanulmány szerzôje sietve igyekszik kijavítani egy tévedést, amely a szóban forgó tanulmány (Vol. VI. p. 328) harmadik táblázatának néhány számát érinti. Ez a tévedés minden táblázat harmadik oszlopának fejlécében megtalálható, és azt az állítást tartalmazza, hogy a hidrogén atomja egy helyett két térfogatból áll. A táblázatok az elôzô feltevés mellett készültek, kivéve a harmadik táblázat alább javított adatait ...
 

Név	Fajsúly (hidrogén = 1)	Az atom súlya (hid- rogén =1)	Az atom súlya (oxigén = 10)	Az atom súlya (oxigén = 10, kí- sérletbôl)	Fajsúly (légköri levegô = 1)	Fajsúly (légköri levegô = 1, kí- sérletbôl)	100 köb- hüvelyk súlya (barom. 30, hôm. 60)	100 köb- hüvelyk súlya (kísérlet- bôl)	Elemek térfogat szerint	A térf. száma vegyülés után	Elemek súly szerint	Megjegyzés
szénhidrogén*	8	4	5	5,09	0,5555	0,5555(1)	16,999	16,999	1 hid + 0,5 szén	0,5	1 hid + 0,5 szén	(1)Dr. Thomson
olefines gáz	14	7	8,75	8,86	0,9722	0,9740(1)	29,652	29,72	1 hid + 1 szén	0,5	1 hid + 1 szén
kénhidrogén	17	17	21,25	21,32	1,1805	1,177	36,006	35,89	1 hid + 1 kén	1	1 hid + 1 kén
sósav	18,5	37	46,25	45,42	1,284	1,278	39,183	38,979	1 hid + 1 klór	2	1 hid + 1 klór
jódhidrogén	62,5	125	156,25	157,53	4,3402	4,3463(2)	132,375	--	1 hid + 1 jód	2	1 hid + 1 jód	(2)Gay-Lussac
ammónia	8,5	17	21,25	21,5(3)	0,5902(4)	0,5900	18,003	18,000	3 hid + 1 nit	2	3 hid + 1 nit	(3)Dr. Wollaston
												(4)Sir H. Davy
ciángáz	26	26	32,5	32,52	1,8055	1,8064(5)	55,068	--	2 szén + 1 nit	1	2 szén + 1 nit	(5)Gay-Lussac, Ann. de Chim. Aug. 1815.
ciánhidrogén	13,5	27	33,75	33,846	0,9374	0,9360(5)	28,593	--	1 cia + 1 hid	2	1 cia + 1 hid
ciánklorid	31	62	77,5	--	2,1527	2,1111(5)	65,659	--	1 cia + 1 klór	2	1 cia + 1 klór

* [A szénhidrogén – a megadott adatok alapján – CH₂-nek felel meg, az olefines gáz C₂H₂, a jódhidrogén HI, a ciángáz C₂N₂, a ciánhidrogén HCN, a ciánklorid CNCl.]

A táblázatban az is megfigyelhetô, hogy belekerültek Gay-Lussac ciánhidrogénre stb. vonatkozó új meghatározásai, amelyek megfelelnek a fent hivatkozott tanulmány gondolatainak és még inkább alátámasztják azokat.

Azért is elônyös a hidrogén térfogatát egyezônek tekinteni az atoméval, mert például a legtöbb – vagy talán az összes – elemi anyag esetében a fajsúlyok (feltéve, hogy a hidrogén 1) vagy pontosan egybeesnek atomjaik súlyával, vagy atomjaik súlyainak valamely többszörösei; ha azonban az oxigén térfogatát tekintjük egységnyinek, a legtöbb elemi anyag atomjának súlya – az oxigén kivételével – kétszerese lesz a testek gázállapotbeli fajsúlyának (amit akár a hidrogénre, akár a légköri levegôre vonatkoztatunk) Dr. Wollaston skálája alapján.

Ha azok az elgondolások, amelyekre bátorkodtunk jutni, helyesek, szinte azt mondhatjuk, hogy az ókoriak  -je [próté hülé-je, elsôdleges anyaga] a hidrogénben ölt testet, bár ez a vélekedés – most jut eszembe – nem egészen új**.Ha feltesszük, hogy ezzel állunk szemben, és azt is feltesszük, hogy a testek gázállapotbeli fajsúlya az egy térfogatba sûrûsödött térfogatok számát vagy – más szóval – a bennük levô elsôdleges anyag () egyetlen térfogata abszolút súlyának a számát jelöli, ami rendkívül valószínû, a súlyok többszöröseinek mindig a térfogatok többszöröseit kell jelezniük, és fordítva, és az összes test gázállapotbeli fajsúlyának vagy abszolút súlyának az elsôdleges anyag () fajsúlya vagy abszolút súlya többszörösének kell lennie, mert gázállapotban minden test, amely egyesül a másikkal, a térfogata szerint egyesül.

^** [Prout itt Davy 1812-es megjegyzésére utalhat. Davy a hidrogénrõl a következõt írta: "...rendkívüli könnyûsége és a vegyületekben megjelenõ kicsiny mennyisége miatt valószínûtlen, hogy a jelenleg rendelkezésünkre álló eljárásokkal vagy eszközökkel felbonthatnánk nem-súlytalan alkotórészekre." A fémek és az éghetõ testek Davy szerint "úgy foghatók fel, mint a hidrogén és egy eddig ismeretlen szubsztancia különféle kombinációi. ... Nem lehetetlen, hogy ugyanabból a nem-súlytalan anyagfajtából – különbözõ elektromos állapotban vagy különbözõ elrendezésben – kémiailag különbözõ anyagok keletkezhetnek." ]

Néhány relatív atomtömeg közelítô értéke