Sir Humphry Davy
(17781829)

Az elektromossággal elõidézett kémiai változások néhány új jelenségérõl, különösen az alkáli-karbonátok bomlásáról és annak az új anyagnak a megjelenésérõl, amely ezek alapját képezi, valamint az alkalikus anyagok általános tulajdonságairól
(Részlet)

Philosophical Transactions of the Royal Society (1808)

in: Henry Marshall Leicester, Herbert S. Klickstein: A Source Book in Chemistry 14001900
(Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts, 1963)


Abban a Baker-elõadásban, amelyet tavaly volt szerencsém a Királyi Társaság elõtt tartani, az ismert összetételû anyagok elektromosság hatására bekövetkezõ számos bomlását és kémiai átalakulását leírtam, s azokból az általános elvekbõl, amelyek alapján a jelenségek magyarázatot nyerhettek, azt a következtetést bátorkodtam levonni, hogy az új vizsgálati módszerek eddig ismeretlen tudáshoz vezethetnek a testek valódi elemeit illetõen.

Örömömre szolgál, hogy ezt a feltevést, melyet akkor csak közeli analógiák szentesítettek, most perdöntõ megfigyelésekkel támaszthatom alá. Az elektrokémiai elemzést sok munkát igénylõ kísérletekben olyan testekre alkalmaztam, amelyek egyszerûnek tûntek a közönséges kémiai reagensekkel vizsgálva vagy legalábbis soha nem bomlottak el, és nagy szerencsémre új, meglepõ erdeményeket kaptam.

Miután a kísérletek kellõen kiérlelt állapotba kerültek és összefüggéseik szerint csoportosíthatók, a következõkben elsõsorban azokat ismertetem, amelyek az alkáli-karbonátok bomlását és képzõdését, valamint az alapjaikat képezõ új testek képzõdését mutatják be.

Az új kutatási módszerekrõl szólva nem riadok el az aprólékosságtól. Ott, ahol a kémiai kutatás szokásos eszközeit alkalmaztam, csak az eredményeket említem meg. A vizsgálatok fejlõdésének, az elõforduló nehézségeknek, a problémák megoldásának és az összes mûveletnek a leírása messze megahaladná a jelen elõadás kereteit. Helyénvaló azonban kijelenteni, hogy csak olyan eredményekrõl lesz szó, amelyek gondosan végrehajtott és gyakran megismételt kísérletekbõl származnak.

A savak, a lúgok és a földszerû semleges vegyületek [fém-oxidok] bomlásával végzett vizsgálataim azt bizonyították, hogy az elektromos bontási képesség arányos az áramkör ellentétes töltéseinek erõsségével, valamint az alkalmazott anyagok vezetõképességével és koncentrációjával.

Az alkáli-karbonátok bontásával végzett elsõ kísérletekben a hamuzsír [kálium-karbonát] és a szóda [nátrium-karbonát] közönséges hõmérsékleten telített vizes oldatait a rendelkezésemre álló legnagyobb elektromos hatásnak tettem ki, melyet a Királyi Intézet Volta-elemeinek összekapcsolásával állítottam elõ. Az oszlopok 24 darab 12 hüvelykes, négyzetes réz- és cinklemezbõl, 100 darab 6 hüvelykes és 150 darab 4 hüvelykes lemezbõl álltak, s timsó és salétromsav oldatával voltak feltöltve; de ezekben az esetekben, bár igen erõs hatás következett be, csak az oldatokban levõ víz változott, s hidrogén és oxigén vált ki nagy mennyiségû hõ keletkezése és élénk pezsgés kíséretében.

Mivel úgy tûnt, hogy a víz jelenléte mindennemû bomlást megakadályoz, hamuzsír-olvadékhoz folyamodtam. A spirituszlámpa lángjába egy gáztartályból oxigénáramot vezettem, és a lángot hamuzsírt tartalmazó platinakanálra irányítottam. Az anyagot néhány percig erõs vörös izzásban, tökéletesen folyékony állapotban tartottam. A kanál 100 darab 6 hüvelykes lemezbõl álló, erõsen feltöltött elem pozitív oldalával volt összeköttetésben, a negatív oldalhoz platinahuzallal csatlakozott.

Ezzel az elrendezéssel néhány ragyogó jelenséget sikerült elõidézni. A hamuzsír igen jó vezetõnek bizonyult. Ameddig az összeköttetés fenmaradt, erõs fény mutatkozott a negatív huzalnál, s az érintkezési pontnál lángoszlop emelkedett fel, amelyet éghetõ anyag fejlõdése idézhetett elõ.

Amikor a sorrendet megcseréltem, tehát a platinakanál volt negatív, az ellenkezõ ponton élénk és állandó fény jelent meg: körülötte nem mutatkozott láng, de a hamuzsíron át légnemû gömböcskék emelkedtek fel, amelyek a levegõn meggyulladtak.

A platinát, mint várható volt, jelentõs hatás érte, s ez akkor öltötte a legnagyobb mértéket, amikor a platina negatív volt.

A karbonát láthatóan száraz maradt ebben a kísérletben, és valószínûnek látszott, hogy a gyúlékony anyag ennek bomlásakor keletkezett. A maradék hamuzsír változatlan maradt; valójában több sötétszürke, fémes részecskét tartalmazott, de ezekrõl bebizonyosodott, hogy a platinából származtak.

Többször is próbálkoztam a hõvel megfolyósított hamuzsír elektromozásával abban a reményben, hogy gyúlékony anyagot nyerjek, de kísérleteim sikertelenek voltak; csak akkor értem célhoz, ha az olvasztás és bontás eszközeként is elektromosságot alkalmaztam.

Bár a tökéletesen megszárított hamuzsír nem vezeti az áramot, nagyon kis nedvességgel, amely észrevehetõen nem rongálja meg aggregációját, vezetõvé tehetõ; ebben az állapotban erõs elektromosság hatására könnyen megolvad és elbomlik.

Egy kis darab hamuzsírt néhány másodpercig érintkeztettem a levegõvel, hogy felülete vezetõvé váljon, majd szigetelt platinakorongra helyeztem, és erõsen aktív, 250 darab 6 és 4 hüvelykes lemezbõl álló elem negatív oldalához kötöttem; a pozitív oldallal érintkezõ platinahuzalt a karbonát fölsõ felületével hoztam érintkezésbe. A teljes berendezést nyílt térben tartottam.

Ilyen körülmények között hamarosan élénk változás következett be. A hamuzsír mindkét elektromozó ponton olvadásnak indult. A fölsõ felületen erõs pezsgés kezdõdött; lejjebb, vagyis a negatív felületen nem szabadult fel rugalmas fluidum [gáz], hanem erõs fémes fényben csillogó gömböcskék jelentek meg, melyek küllemre nagyon hasonlítottak a higanyhoz; némelyik rögtön a keletkezése után robbanva, nagy lánggal elégett, a többi csak elhomályosult és a felületén végül fehér réteg keletkezett.

A gömböcskék, amint a kísérletek hamarosan megmutatták, abból az anyagból álltak, amelyet kerestem, s a hamuzsír különleges, gyúlékony alapját képezték. Úgy találtam, hogy a platina semmiképpen nem állt kapcsolatban az eredménnyel, csak a bontáshoz szükséges elektromos hatás közegeként szolgált; s ugyanilyen anyag keletkezett, amikor réz-, ezüst-, arany-, ólom- vagy akár széndarabokat alkalmaztam az áramkör zárására.

A jelenséget nem befolyásolta a levegõ jelenléte; olyankor is lejátszódott, amikor a karbonát légmentesített edényben volt.

Az anyag akkor is megjelent, ha a hamuzsírt lámpával, higannyal lezárt üvegcsövekben olvasztottam meg, és az elektromos hatást hermetikusan bevezetett platinahuzalok közvetítették. De ez a mûvelet nem tarthatott hosszan; az üveg gyorsan feloldódott a karbonát hatására, és az anyag hamarosan áthatolt a csõ falán.

Amikor a szódát tettem ki ugyanolyan hatásnak, mint a hamuzsírt, hasonló eredmény jelentkezett; ám a bontás erõsebb hatást követelt az elemektõl, vagy a karbonátból kellett vékonyabb és kisebb darabokat választani. Teljes aktivitású, 100 darab 6 hüvelykes lapból álló elemmel jó eredményeket kaptam, ha a hamuzsír 4070 granum volt, és vastagsága az elektromozó fémes felületeket közel egynegyed hüvelykre távolította el egymástól; hasonló elemmel nem lehetett 1520 granumnál nehezebb szódadarabot bomlásra bírni, és azt is csak akkor, ha a huzalok távolsága 1/81/10 hüvelyknyi volt.*

A hamuzsírból képzõdõ anyag szobahõmérsékleten folyékony maradt a képzõdés során; a szódából kapott anyag keletkezésekor folyékony volt a karbonát hõfokán, hûléskor megszilárdult, és ezüstös fényben tûnt fel.**

Amikor 250 lemezes oszlopot használtam, és töltése igen nagy volt a szóda elbontása miatt, a gömböcskék gyakran már keletkezésük pillanatában elégtek, néha hirtelen felrobbantak és kisebb gömböcskékké váltak szét, amelyek heves égés közepette nagy sebességgel repültek a levegõben, s gyönyörû, folyamatos tûzcsóvákat húztak.

Minden olyan vegyület bomlásakor, melyet korábban megvizsgáltam, ugyanakkor, amikor az elektromos áramkör negatív felületén a vegyületek alapját képezõ gyúlékony anyagok keletkeztek, oxigén képzõdött, és a pozitív felületen vált szabaddá vagy lépett reakcióba, ezért ésszerûnek látszott az a konklúzió, hogy az oxigén hasonló módon keletkezett a karbonátokra ható elektromosság következtében. A higany fölött, levegõ kizárásával végzett számos kísérlet bebizonyította, hogy valóban ez a helyzet.

Amikor a vezetõ állapotú szilárd hamuzsír vagy szóda elektromozott platinahuzalokkal felszerelt üvegcsövekben volt, az új anyagok a negatív felületeken képzõdtek; a másik felületen leadott gáz a leggondosabb vizsgálattal is tiszta oxigénnek bizonyult; s ha nem volt jelen többletmennyiségû víz, nem fejlõdött gáz a negatív oldalon.

A szintetikus kísérletek hasonlóan tökéletes egybeesést mutatnak majd.

Említettem, hogy a hamuzsírból keletkezõ anyag fémes fénye azonnal eltûnt a levegõn, és a felületen fehér kéreg képzõdött. Hamarosan meggyõzõdtem arról, hogy ez tiszta hamuzsír, amely azonnal elfolyósodott, s újabb keletkezett, amely a levegõbõl nedvességet vont el, amíg az egész gömböcske el nem tûnt és telített hamuzsír-oldattá nem vált.***

Amikor a gömböcskéket megfelelõ csövekbe helyeztem, amelyekben közönséges levegõ vagy oxigén volt higannyal bezárva, az oxigén elnyelõdött; a gömböcskén azonnal megjelent a karbonátkéreg, de mivel az oldódásához nem állt rendelkezésre nedvesség, a folyamat megállt, és a gömböcske belseje védelmet kapott a gáz hatása ellen.

A szódából származó anyag hasonlóan viselkedett.

Amikor az anyagokat adott mennyiségû oxigénnel bezárva erõsen hevítettem, ragyogó fehér láng jelenlétében gyors égés zajlott le, és a fémes gömböcskék fehér, szilárd tömeggé alakultak át, amely a hamuzsírból keletkezõ anyag esetében hamuzsír, a szódából származó anyag esetében szóda volt.

A folyamat során oxigéngáz nyelõdött el, és semmi sem keletkezett, ami a maradék levegõ tisztaságát befolyásolta volna.

A keletkezõ karbonátok nyilvánvalóan szárazak voltak vagy legalábbis nem tartalmaztak több nedvességet, mint amennyi az elnyelt oxigéngázban lehetett; súlyuk jelentõsen meghaladta az elfogyasztott gyúlékony anyagokét.

Azokat a folyamatokat, amelyeken ezek a konklúziók alapszanak, késõbb írom le, amikor megmagyarázom a szükséges részleteket és megadom az oxigénnek és azoknak a megfelelõ gyúlékony anyagoknak az arányát, amelyek karbonáttá egyesülnek.

Úgy látszik, ezek a megfigyelések egyaránt azt bizonyítják, hogy a hamuzsír és a szóda oxigénre és két különbözõ anyagra bomlik el, mint ahogy a kénsav és a foszforsav, valamint a fém-oxidok is oxigénre és az alapjaikat képezõ, megfelelõ gyúlékony anyagokra bomlanak el.

Az analitikus kísérletekben egyetlen bomlásra alkalmas anyag sincs a karbonátokon és egy kevés nedvességen kívül; ez utóbbi semmiképpen nem látszik lényegesnek az eredmény szempontjából azon túl, hogy a felületeket vezetõvé teszi: az új anyagok ugyanis nem jönnek létre addig, amíg az anyag belseje, amely száraz, olvadásnak nem indul. Az új anyagok felrobbannak, amikor az olvadt karbonáton át felemelkedve érintkezésbe lépnek a hevített, nedves felülettel. Az új anyagok nem képzõdhetnek kristályos karbonátokból, amelyek sok vizet tartalmaznak. A megolvadt, érzékelhetõ mennyiségû vizet nem tartalmazó hamuzsír elektromozásával kiváltott hatás azt támasztja alá, hogy az új anyagok a víz jelenlététõl függetlenül keletkeznek.

A karbonátok alapjait alkotó gyúlékony anyagokat a többi gyúlékony anyaghoz hasonlóan a pozitívan elektromozott felületek taszítani, a negatívan elektromozottak vonzani látszanak, míg az oxigén fordítva viselkedik; vagy az oxigén, mely természeténél fogva negatív energiát birtokol, és az alapokat képezõ anyagok, amelyek pozitívat birtokolnak, nem maradnak vegyülve, ha valamelyikük a természtes állapotával ellentétes elektromos állapotba kerül. A szintézis során, éppen ellenkezõleg, a természetes energiák vagy vonzások egyensúlyra jutnak egymással, és amikor ezek alacsony állapotban vannak közönséges hõmérsékleten, lassú egyesülés játszódik le; de hõvel gerjesztve gyors egyesülés az eredmény, és mint más hasonló esetekben tûz keletkezik. Azonnal kitérek a karbonátok alapjainak hatására vonatkozó számos körülményre, melyek a felsorolt általános konklúziók bizonyítékául szolgálnak majd.



* [1 granum = 64,8 mg]

** [Egy elõadás kéziratában a szerzõ kijelenti, hogy a káliumot 1807. október 6-án, a nátriumot néhány nappal késõbb fedezte fel.Collected Works of Hymphry Davy, I. 109. ]

*** A folyamatban a víz is elbomlik. Látni fogjuk késõbb, hogy az alkáli-karbonátok alapjai nagyobb energiával hatnak erre az anyagra, mint bármely más, ismert anyag. A karbonátok alapjainak szabad levegõn bekövetkezõ oxidációja a következõképpen játszódhat le: elõször magukhoz vonzzák az oxigéngázt, utána karbonát képzõdik. A karbonát gyorsan vizet szív magába. Ez a víz ismét elbomlik. Tehát miközben a gömböcske lúgos oldatba megy, állandóan és gyorsan kis gázmennyiségek fejlõdnek.


Vissza http://www.kfki.hu/chemonet/