JN? 14 (1149). W arszawa, dnia 3 kw ietnia 1904 r. Tom XXIII.
T Y G O D N I K P O P U L A R N Y , P O Ś W I Ę C O N Y NAUKOM P R Z Y R O D N I C Z Y M .
P R E N U M E B A T A „W S Z E C H Ś W IA T A“ . Prenumerować można w Redakcyi W szechśw iata W W a r s z a w i e : rocznie rub. 8 , kw artalnie rub. 2.
Z p r z e s y ł k ą p o c z t o w ą : rocznie rub. 10, półrocznie rub. 5 . | 1 we ws*ystkich księgarniach w kraju i zagranicą.
R edaktor W szechśw iata przyjm uje ze spraw am i redakcyjneini codziennie od godziny 6 do 8 wieczorem w lokalu redakcyi.
A d r e s R e d a k c y i : M A R S Z A Ł K O W S K A N r . 118.
NOW SZE BA DA NIA DO ŚW IA DCZALNE NAD BUDOW Ą i ORGANIZACYĄ JA JK A .
Bliższe badania, dokonane zapomocą mi
kroskopu i nowszych metod, dokładniejsze obserwacye pozwoliły w niknąć w budowę i organizacyę jajek. A rzecz ta m a ważne | znaczenie, przekonano się bowiem, że do roz-
jwoju organizmów wyższych konieczne są j
dwa utw ory komórkowe: jajk o i plem nik, że dopiero przez zlanie się ty ch dw u utworów organizm może się rozwinąć. Ale i te w ia
domości niezupełnie w yjaśniły całą tę skom- j
plikowaną spraw ę rozwoju. Nie w yjaśniły w jakim stosunku pozostaje ów utw ór (jajko) do przyszłych narządów' organizm u. Tę sprawę mogły rozstrzygnąć tylko dokładne badania nad budową i organizacyą jajka.
JBadania te były prowadzone przeważnie na drodze doświadczalnej. Przegląd ty ch w ła
śnie badań, dążących do w yjaśnienia budo- | wy i organizacyi wewnętrznej jajka, m a być przedm iotem naszych rozpatryw ań.
J u ż dawno zastanaw iano się nad tą kwe- styą i wszyscy badacze pytali, ja k z takich dwu, zda się, prostych utworów złączonych w jednę całość morfologiczną, ta k złożone mogą się rozwinąć organizm y. Jed n i przy
puszczali, że w jajk u ju ż znajdują się w nie
widzialnych zawiązkach wszystkie narządy,
j
ukryte przed naszym wzrokiem i tylko wśród roz woj a się ujawniające. Nie należy rozu
mieć, jakoby te narządy były w m in iatu ro wej postaci w ja jk u zwinięte, lecz, że znaj
duje się tam tylko m ateryał przeznaczony na wytworzenie późniejszych organów za
rodka. In n i zaś sądzili, że wszystkie narzą
dy pow stają dopiero w czasie rozwoju, źe w jajk u ani śladu ich jeszcze niema. Te dw a przypuszczenia stanow ią zasadniczą podstaw ę dwu hypotez rozwoju: preformacyi i epigenezy.
W edług teoryi preform acyjnej jajko posia
da niesłychanie złożoną budowę protoplaz- my, (po zapłodnienia) istnieją w niem pew ne cząstki protoplazm y już z góry przezna
czone do spełniania pewnycli funkcyj.
Jeżeli przyjm iem y zgodnie z preform aty- stami, że pewne predeterm inow ane cząstki protoplazm y z góry są przeznaczone na w y
tworzenie pewnych organów, innem i słowy, że w jajk u spoczywają zawiązki przyszłych narządów, to przypisujem y tem samem tym cząstkom wiele samodzielności. Rozw ijają się one bowiem na mocy sił, które wewnątrz nich istnieją, a czynniki zewnętrzne nie m o
gą tu mieć typowego znaczenia. Rozwój odbywałby się tym sposobem do pewnego stopnia na „drodze różnicowania się samo
dzielnego
Epigenetycy tw ierdzą natom iast przeciw
nie. Ja jk o w edług nich posiada budowę
2 1 0
W SZ E C H ŚW IA TJS6 1 4
wcale prostą, niem a w niem żadnych z góry przeznaczonych okolic protoplazm y na w y
tworzenie pew nych narządów. Te bowiem w ytw arzają się dopiero później w skutek bądź to wzajem nego wpływu cząstek proto
plazm y, bądź w arunków zew nętrznych. Je- żeli zaś, idąc za teoryą epigenezy, przyjm ie
my, że budowa jajk a wcale nie jest złożoną i że różnicowanie powoduje w zajem ne oddzia
ływ anie i wzajem ny stosunek cząstek proto
plazm y i wpływ całości na pojedyncze czą
stk i—wówczas nazwiemy tak i rozwój „róż
nicowaniem się zależnem 11.
Przez cały wiek X V III i X IX badacze zajmowali się tą kw estyą. I tak najznako
m itsi fizyologowie i biologowie X V II i X V III wieku (Swammerdam, M alpighi, Leeuven- hoeck, Haller, Bonnet, Spallanzani)-byli zwo
lennikam i teoryi preform acyjnej. P orów ny
wali oni rozwój organizmów z jajk a, do roz
woju m otyla z poczwarki, róży z pączka i powiadali, że tak, jak w poczwarce, w pącz
ku zaw arte są przyszłe części ostatecznie ukształtow anego m otyla, róży, podobnie i w ja jk u m uszą istnieć zawiązki przyszłych organów . Niema tu tw orzenia czegoś no
wego, w szystkie cząstki spoczyw ają już w ja jk u , a podczas w zrostu rozw ijają się ty l
ko. Stąd też poszła nazwa „rozw oju“ jako zaznaczenie, że się nic nowego nie tw orzy, ale że się rozw ija tylko to, co ju ż istnieje.
W ro k u 1759 przeciw teoryi preform acyj
nej w ystąpił K asper P r. W olff, tw órca teo
ryi epigenezy. Opierając się n a dokładnych badaniach nad rozwojem kurczęcia, pow iada, że zarodek jest wpoczątkow ych stadyach m a
są nieuorganizow aną i dopiero później o rga
ny się w ytwarzają. N ajdaw niejsi zwolennicy teoryi preform acyjnej mówili, że w począt
kow ych stadyach zarodka organów dojrzeć nie możemy, gdyż nasze środki są po tem u nie dostateczne. G dybyśm y jed n ak rozpo
rządzali odpowiedniemi środkam i optyczne- mi, z pewnościąbyśmy dostrzedz m ogli te zawiązki przyszłych narządów. W o lff zaś sądzi, że tych zawiązków dlatego nie dostrze
gam y, że ich tam wcale niema.
O dtąd z postępem badań embryologicz
nych zaczęło się podnosić znaczenie teoryi epigenetycznej. I ta k już w r. 1853 Leu- ck art w swym artykule p. t. „Z eugung“ pisze, że nasze dotychczasowe pojęcia o rozwoju
pozw alają n a przypuszczenia tylko w kierun
ku teoryi epigenetycznej. A H aeckel (An- tropogenie 1872) nazywa zarodek człowieka w początkow ych stadyach „jednorodną m a
są nie posiadającą zgoła żadnej budowy"
i „zwykłą kulką p raślu zu“. Podobnie sądzi i G oette (1875) o ja ju żaby i mówi, że m usi
m y je uważać za nieuorganizow aną nieżyją
cą masę.
Z pojaw ieniem się dokładniejszych pojęć 0 komórce i z zastosowaniem tychże pojęć do rozw oju poczęły się te zapatryw ania nie
co zmieniać. Zauważono mianowicie, że za
chodzi pewien związek tery to ry alny pom ię
dzy oryentacyą cząstek wzdłuż osi jajk a a to pografią pow staw ania pewnych organów późniejszego zarodka. Rzecz tę, która bądź co bądź zbliżała nas nieco do teoryi preform acyjnej, najjaśniej w yraził His, pod
nosząc związek między obwodami m aterya- łu, z którego zbudowane je s t jajko, a lokali- zacyą pow staw ania organów zarodka.
W edług tej zasady każdy organ ostatecz
nie ukształtow anego organizm u posiada w tarczy zarodkowej odpowiedni obwód, od
pow iadający m u kompleks komórkowy.
Z takiego obwodu z biegiem czasu w ytw arza się pewien organ oznaczony. Obwód taki m ożna oznaczyć przez śledzenie coraz to wcześniejszych stadyów naw et w początku rozw oju zarodka. A jeżeli chcem y być k on sekw entnym i, pow iada His, to powinniśm y przypuszczać istnienie takich obwodów 1 w dopiero co zapłodnionem , a naw et w nie- ząpłodnionem jajku.
W szystkie te dotychczasowe wnioski i za
patryw ania, wszystkie przypuszczenia i teo- rye w ysnuto z obserwacyi i z rozum owań spekulacyjnych. Doświadczeń, na których- by m ożna było oprzeć przypuszczenia, dotąd brakow ało. Dopiero Pfliiger (1883) pierw szy rozpoczął na drodze doświadczalnej szu
kać sposobu rozstrzygnięcia tych kwestyj.
Jego to doświadczenia zachw iały wkrótce zasadą „obwodów organotw órcznych“ Hisa.
Przytoczę je w krótkości. J a je żaby posia
da, ja k wiadomo, jednę połowę swej p o
w ierzchni ciemniej zabarwioną, drugą jasno- żółtą. T a ciemna, czarna część stanow i bie
gun anim alny, podczas gdy jasn a obejmuje w egetatyw ny. Biegunem anim alnym nazy
w am y część jaja , w której znajduje się plaz
JM# 14
ma, biorąca czynny udział w rozw oju zarod
ka, w przeciw staw ieniu do bieguna przeciw
ległego, na którym grom adzi się plazm a peł
niąca funkcyę odzywczą. R ola tej plazmy nagromadzonej na biegunie drugim , który nazywamy w egetatyw nym , je s t w rozwoju zarodka bierną. Zazwyczaj jaje ustaw ia się biegunem anim alnym do góry, w egetatyw ny jest wówczas zwrócony ku dołowi. Pierw
sza płaszczyzna podziału padając w osi pro
stopadle do powierzchni równikowej jaja, dzieli je na dwie połowy, z których każda posiada jednakow ą ilość ciem no-pigmento- wanej i jasnej substancyi. W skład ja ja żaby wchodzą dwie substancye. Substancye te są różne pod względem ciężaru właściwego i to tłum aczy nam, w edług Pflugera, fak t zwraca
nia się w skutek siły ciężkości biegunem ani
malnym do góry, a w egetatyw nym ku doło
wi. Do wypowiedzenia tego sądu doszedł na podstaw ie doświadczeń nad jajam i, prze
bywaj ącemi w t. zw. „przym usowem poło
żeniu Jeżeli jaje żaby włożym y na dłuż
szy przeciąg czasu do wody, wówczas jaje to w napęczniałej otoczce może się obracać.
Jeżeli natom iast nie pozwolim y tej osłonce bardzo napęcznieć, w tedy, zdaniem Pfliige- ra, jaje w swej otoczce galaretow atej zostaje unieruchomione. Możemy je przeto zmusić do położenia dowolnego. To je s t t. zw.
„ułożenie przym usow e1'.
Pfliiger układał zapłodnione ja ja żaby w ten sposób, że oś, która przedtem łączyła biegun anim alny z w egetatyw nym i tem sa
mem do płaszczyzny równikowej ja jk a stała prostopadle, teraz, zachowując daw ne wzglę
dem ja jk a położenie, przechodziła nieco skośnie.
Dawniej padała ona równolegle do działa
nia siły ciężkości, teraz tw orzyła z nią k ąt (fig. 1, A i B). Pomimo takiego ułożenia pierwsza płaszczyzna podziału padała stale prostopadle, w kierunku działania siły cięż
kości. Działo się to bez względu na wiel
kość k ą ta a, i czasem zdarzało się, że jeden blastomeron składał się przeważnie z części czarno pigmeritowanej, drugi z jaśniejszej.
Zawsze jednak ku górze zwrócone kom órki szybciej się dzieliły, chociaż składały się z substancyi jasno-żółtej, należącej do biegu
na wegetatywnego, które zatem wolniej dzie
lić się powinny.
Uznając za pewnik, że jaje w skutek „uło
żenia przym usow ego
41zostaje unieruchom io
ne, że cząstki w skład jego wchodzące w ża
den sposób nie mogą zmieniać wzajemnego względem siebie ułożenia, sztucznie im da
nego—Pfliiger uw aża siłę ciężkości za głów
ny czynnik kierujący rozwojem. W zdaniu jego utw ierdził go jeszcze bardziej fak t n a
stępujący: W skutek przymusowego położe
nia pozycya jajka je s t inna, aniżeli w zwy
kłych warunkach. Ponieważ jed n a k kieru
nek pierwszej płaszczyzny podziału jest ten, co zwykle, to znaczy, że ona pada prosto
padle do horyzontu, a więc oddziela od sie
bie w tem odmiennem ustaw ieniu ja jk a inne cząstki, niż w położeniu zwykłem. W ynika stąd, że skład jakościowy obu kom órek—
A B
Fig. 1. J a je żaby (rana esculenta).
A — w normalnem; B — w t. zw. przymusowem ułożeniu, a — b oś stru k tu raln a ja ja ; c —biegun a n i
m alny (czarny); d - biegun w eg etaty w n y (jasno- żółty); | strzałka oznaczająca działanie siły ciężkości;
a —kąt, ja k i tw orzy oś ja jk a z kierunkiem siły cięż
kości w t. zw. ułożeniu przym usowem (w edług H eidera i Korschelta).
blastom eronów—w położeniu przymusowem będzie inny, niż w -w arunkach zwyczajnych.
Jeżeli pomimo odmiennego cząstkowego skła
du blastomeronów rozwój szedł zwykłym trybem , to w ynikałoby stąd, że każda cząst
ka ja jk a jest zdolna do wytworzenia każde
go organu. W szystkie cząstki byłyby rów
nowartościowe. Zapatryw anie to Pfliiger pod nazwą „izotropii ja ja
44przeciw staw ił hy- potezie Hisa „obwodów organo twórczy cli44.
Doświadczenia Pflugera pow tórzył w krót
ce potem B orn i przez dokładną kontrolę zauważył błąd, jaki Pfliiger popełnił pod
czas swych badań. Spostrzegł on mianowi
cie, że z t. zw. „przymusowemi ułożeniam i
44Pflugera, nie całe jaje, lecz tylko zewnętrzna
2 1 2
W S Z E C H Ś W IA TJM® 14 jego skorupa jest unieruchom iona. W ew nątrz
tej skorupy znajdujące się substancye m ogą krążyć i u k ładają się stosownie do swego cię
żaru właściwego. Zawsze zatem z ty ch sa m ych części składowych te same pow stają organy. W norm alnem ułożeniu całe ja je krąży w otoczce, w przym usow em obracają się tjdko substancye w ew nątrz kory zaw arte.
Zdawało się, że spostrzeżenia B orna znio- j są teoryę budowy izotropowej jajk a . Nie obaliły jej jed n ak zupełnie. W k rótce potem | poczęły się ukazyw ać badania eksperym en
talne, wnikające w szczegółową budow ę i or- ganizacyę jajka, które ograniczały coraz bardziej pojęcie „izotropii“. Je d n ą z tak ich prac jest praca Driescha.
W edług Driescha należy przyjąć organi- j zacj'ę jajka, do tego bowiem prow adzą w y
niki doświadczeń nad brózdkow aniem . Od tej organizacyi zależą pierwsze procesy roz
woju jajk a . „Organizacya, powiada Driesch, i od niej zależne zróżnicow anie ja jk a istnieć musi, gdyż całkiem jed n o lity system nie może sam z siebie stać się typow o różnym (nb. jeżeli doświadczalnie usuw am y czynniki
jzew nętrzne)0.
Ale organizacya ta nie może być zbyt skomplikowana, przeciw nie m usi być bardzo prosta; bo jakże m oglibyśm y ^wytłumaczyć norm alny rozwój zarodka z ja jk a , którem u część m ateryału usunięto lub przemieszczono?
Organizacya ta m usi dalej ulegać regula- cyi, albowiem cząstki jaj, ja k się później przekonam y, odtw arzają często całego za
rodka. W zasadzie wszystkie ja ja podobną m ają m ieć organizacyę, różnice m ają być tylko n a tu ry ilościowej, a nie jakościowej.
Do w ytłum aczenia w szystkich dotychcza
sowych doświadczeń w edług Driescha w y
starcza zupełnie przyjęcie takiego u g ru p o wania cząsteczek w jajk u obok ich syme- try i i jakościowo różnego składu pod wzglę
dem własności fizycznych. Z pow odu ty ch własności fizycznych substancye te nie m o
gą się mieszać z sobą. Od tej organizacyi zależy nadto ty p brózdkow ania. Jeżeli zna- m y organizacyę jajk a, możemy jego typ brózdkow ania przewidzieć i naodw rót, zn a
ją c typ brózdkow ania jakiegoś ja jk a możemy w ysnuw ać wnioski co do jego organizacyi.
Driesch w ten w łaśnie sposób postępow ał.
Oto jego doświadczenia:
Zapłodniw szy ja ja jeżowców, obnażał je z ich osłonki, a wreszcie po pewnym czasie w strząsał je w probówce przez
1/ 2m inuty.
W skutek tego ja jk a te łam ały się, tw orzyły się fragm enty. Nie wszystkie jedn ak fra g m enty były do badania użyte. Driesch ob
serw ow ał te odłam ki przez chwilę, tak d łu go, aż podzieliły się na dwie części. Otóż do doświadczeń tylko te wybierał, zaś te, które się na trzy lub cztery cząstki rów no
cześnie rozpadły—usuwał. Odłamki te po chodziły bowiem z jaje k zapłodnionych przez kilka plemników, i jako takie mogły wyw ołać tylko błędy w rezultatach l) N a
stępnie przystępow ał do obserwacyi rozwo
ju owych fragm entów , które się podzieliły na dwie tylko części. Podział na dwie i czte
ry części' nie przedstaw iał zazwyczaj nic nadzw yczajnego. Ale czasem ju ż w chwili podziału na cztery cząstki można było zau-
! w ażyć podział niejednostajny. Dwie ko
m órki były większe, a dwie mniejsze. Ja k sobie ten fak t wytłum aczyć?
D riesch tłum aczy to zależnością procesu brózdkow ania od budowy jajka. Ja jk o po
siada organizacyę, a więc i każdy fragm ent ją posiadać musi i w skutek tego brózdkuje się tak, jak gdyby był w łączności z całem jajkiem . P rzy kład może lepiej sprawę tę wyjaśni: Ja jk o np. dzieli się na 2 potem 4 blastom erony; cztery te blastom erony są rów ne. N astępna brózda oddziela 4 mniejsze kom órki od 4 większych (mikro- i makrome- rony). Jeżeli teraz odosobnimy blastom ero
ny na stadyum
2kul, to taki blastomeron izolowany może się brózdkować w dwojaki sposób, albo zaokrągli się i będzie się brózd- kował, ja k całe jajko, albo też w tak i sposób, jak b y się znajdow ał w łączności z całem ja j
kiem. Ten ostatni typ Driesch nazywa „brózd
kowaniem cząstkowem “, pierwszy zaś brózd
kowaniem całkowitem . Obserwując podziały fragm entów , otrzym anych z zapłodnionych jaj m etodą w strząsania, można było spostrze
gać kilka typów brózdkow ania. Różne od-
J) S p ra w a rozw oju ja je k lu b fragm entów dwu- m a plem nikam i zapłodnionych b y ła przedm iotem obszernej d y s k u s y i— na p o d sta w ie obserw acyj, k tó re w r. 1901 w ykonał B overi (porówn. B overi:
U e b e r m eh rp o lig e Mitosen ais M ittel zu r Ana-
ly se d es Z ellk ern s. Y erh. P h y s. M ed. Ges. W iirz-
b u rg . T . 35. 1902).
.Ne 14
w s z e c h ś w i a t213 łam ki brózdkow ały się w odm ienny sposób,
a tak charakterystycznie, że ze sposobu ich brózdkowania można było oznaczyć okolicę jajka, z której pochodził dany odcinek.
Driesch zestawia *7 typów tego cząstkowego brózdkowania. W ynik podobny przew idyw ał naw et ten badacz, przypuszczając istnienie pewnej organizacyi jajka. A owe przypadki j brózdkowania cząstkowego przem aw iają sta
nowczo za istnieniem zależności brózdkowa
nia od organizacyi jajka.
Należy jednakże dodać, że mimo brózdko- | wania cząstkowego, fragm enty te w rezulta
cie daw ały zarodki całkowite. Te w yniki sprzeciwiają się przyjęciu preform acyjnej budowy jaja, a zarazem przem aw iają za ist- nienieniem „własności regu lacy jn y ch1*, wła
sności, skutkiem których zarodek może pew
ne braki uzupełnić i powrócić do normy.
Jednakowoż, jak ju ż m iałem sposobność wspomnieć, fragm enty nie zawsze brózdko
wały cząstkowo, w 30$ przypadków brózd
kowały się, ja k całe jajk a w m iniaturowej postaci. Ten fak t Driesch tłum aczy w taki sposób: Zaburzenia wyw ołane w skutek w strząsania i rozryw ania jajek na cząstki, jaje może znieść i uregulować. Porządkuje ono swe cząstki i doprowadza do stanu, k tó ry istniał w ułożeniu cząstek przed uszkodze
niem jajka. Od czasu, kiedy te stosunki ostatecznie będą uregulowane, zależy, czy fragm ent brózdkuje się całkowicie, czy cząst
kowo.
Jeżeli regulacya następuje natychm iast po rozerwaniu ja jk a —fragm ent taki brózdkuje się, ja k całe jajko tylko w zmniejszonej po
staci. Jeżeli natom iast spraw y regulacyjne później w ystępują—fragm ent brózdkuje się cząstkowo i dopiero po pewnym czasie (wte
dy, kiedy nastąpiło całkow ite uporządkow a
nie cząsteczek)—odtw arza zarodek całkowity.
Skoro zatem przyjm ujem y organizacyę ja j
k a —a przyjąć ją m usim y—zachodzi pytanie, skąd się ta organizacya wzięła? Czy istnie
je ona już w jajk u niezapłodnionem? Czy też zapłodnienie należy uważać za m om ent stw arzający ową organizacyę jajka? Aby te kwestyę rozstrzygnąć, Driesch przedsię
wziął szereg innych doświadczeń. Podob
nie jak w poprzednich doświadczeniach, tak też i tu używ ał fragm entów jaj, różnica po
legała jed n ak na tem, że gdy dawniej wstrzą- j
sał ja ja zapłodnione, teraz użył do w strzą
sania jaj niezapłodnionych. Dopiero frag- m etny z tych niezapłodnionych jaj otrzym ane zapładniał i rozwój ich obserwował. Jeżeli
by te zapłodnione fragm enty (fragm enty otrzym ane z niezapłodnionych jaj i potem dopiero zapłodnione) brózkowały się całko
wicie zawsze, w tedy musielibyśmy przyjąć, że organizacya powstaje dopiero po zapłod
nieniu. (Albowiem fragm enty otrzym ane z za
płodnionych jaj brózdkow ały się cząstkowo).
leżelibyśm y natom iast zauważyli, że od
łamki te brózdkują się cząstkowo, byłoby to dowodem, że owa organizacya, od której typ
| brózdkow ania zależy, jest już w niezapłod-
j
nionem ja jk u preformowana.
Otóż w yniki doświadczeń Driescha prze-
! m aw iają za tem drugiem przypuszczeniem, za preform acyą organizacyi w niezapłodnio
nem jajku. Badacz ten bowiem podczas brózdkowania zapłodnionych fragm entów, i obserwował wszystkie 7 typów, jakie widział podczas rozwoju fragm entów jaj zapłodnio
nych. I z tych również fragm entów po
wstały larw y całkowite.
(CDN)
Edm und Roscnhauch.
CO CH EM II DA ŁA CHEM IA FIZYCZNA.
(W edług odczytu H. C. JONESA).
Chemia fizyczna dostarczyła nam kilku uogólnień, które w znacznym stopniu zmo
dyfikowały nasze m etody traktow ania zja
wisk chemicznych. Z pomiędzy tych uogól
nień można wymienić: teoryę dysocyacyi elektrolitycznej, praw o działania masy, p ra wo F aradaya, będące podstaw ą wartościowo
ści chemicznej, oraz regułę faz.
Rozpatrzym y tylko niektóre z nich oraz wskażemy zaledwie kilka zastosowań najdo
nioślejszych, a przedewszystkiem teoryę dy
socyacyi elektrolitycznej.
Naprzód powiemy słów parę o początku tej teoryi.
C i ś n i e n i e o s m o t y c z n e . Gdy roz
tw ór jakiegokolwiek ciała wchodzi w zetknię
cie z czystym rozpuszczalnikiem albo też z roztw orem o koncentracyi odmiennej, n a
tenczas na powierzchni zetknięcia dwu tych
214
W S Z E C H Ś W IA TJSló 14 roztw orów pow staje ciśnienie, które usiłuje
popychać rozpuszczoną substancyę od m iej
sca o koncentracyi większej do miejsca o koncentracyi m niejszej. Zjawisko to je s t znane pod nazw ą ciśnienia osmotycznego.
Pierw szym badaczem wielkości tego ciśnie
nia b y ł botanik W ilhelm Pfeffer, k tóry zna
lazł, że —w przypadku koncentracyj rów no
w ażnych—sole dają ciśnienia osmotyczne większe, aniżeli roztw ory ciał takich, ja k cu
kier trzcinowy.
P o c z ą t e k t e o r y i d y s o c y a c y i e l e k t r o l i t y c z n e j . V an’t H offow i pozostało do w ykazania, że wogóle elek tro lity —kw asy, zasady i sole—w yw ierają ciśnienie osmo
tyczne większe, aniżeli nieelektrolity. D o
wiódł on również, że ciśnienie osmotyczne jest własnością, któ ra zależy jedynie od licz
by cząstek substancyi, rozpuszczonej w d a nej objętości rozpuszczalnika, nie zaś od n a
tu ry tych cząstek. Skoro więc ciśnienie osmotyczne zależy jedynie od stosunku po
m iędzy liczbą cząstek substancyi rozpuszczo
nej a liczbą cząstek rozpuszczalnika i skoro elektrolity w yw ierają ciśnienie osmotyczne większe aniżeli nieelektrolity, choć do do
świadczeń brano równoważne ich ilości na jednę i tę samę objętość rozpuszczalnika, to w tak im razie zmuszeni jesteśm y przyjąć, że cząsteczki elektrolitów rozłam ują się w roz
tw orze na cząstki, które zowią się jonam i.
Nie możemy tu ta j zajm ować się udowod- nianiem teoryi dysocyacyi elektrolitycznej, ponieważ zaprow adziłoby to nas zb y t dale
ko. W ystarczy, gdy powiemy, że dowody doświadczalne, o ile zostały przeprow adzone w sposób wiarogodny, przem aw iają w szyst
kie za słusznością tej teoryi, a zasób ty ch dowodów, ja k i ju ż posiadam y w ręku, p rzy gniata nas poprostu swym ogromem. Teo- ry a dysocyacyi elektrolitycznej jest rów nie dobrze ustalona, ja k większość naszych praw naukowych, i p rzyjęta dzisiaj praw ie po
wszechnie przez najw ybitniejszych chem i
ków i fizyko-chemików.
Z o b o j ę t n i a n i e k w a s ó w i z a s a d . R ozpatrzm y teraz, co teorya pow yższa dała chemii. I tu ta j m ożem y podnieść niektóre tylk o z pom iędzy zastosowań tego w ażnego uogólnienia. W eźm y klasę reakcyj chemicz
nych, z k tó rą każdy z nas obeznany je s t mniej więcej, m ianowicie zobojętnianie k w a
sów i zasad. Oddaw na było wiadomo, że g dy kwas wejdzie w zetknięcie z zasadą, wówczas zobojętniają się one wzajemnie i że przez odparow anie roztw oru otrzym uje się sól. Poniew aż dla każdego poszczególnego kw asu i każdej zasady otrzym ywano sól od
m ienną, przeto mieliśmy tyle nowych faz zagadnienia o zobojętnianiu, ile było do roz
porządzenia kwasów i zasad.
Cały ten przedm iot teorya nasza zjedno
czyła i uprościła cudownie. W eźm y zobo
jętn ian ie kw asu chlorowodorowego i wo- dzianu sodu. K w as chlorowodorowy w roz
tw orze rozcieńczonym je s t m ieszaniną jonów wodoru i jonów chloru:
HC1 = H, Ćl.
W odzian sodu w roztw orze rozcieńczonym je s t m ieszaniną jonów sodu i jonów w odoro
tlenow ych: _
NaOH = Na, OH.
Po zm ieszanin tych dwu roztworów m am y Cl, H + OH, Na = Na, Cl + H
20.
W p rzypadku powyższym zachodzi tylko połączenie wodorowego jo n u kw asu z wodo
rotlenow ym jonem zasady, połączenie, które w ytw arza cząsteczkę wody. A nion kwasu, t. j. chlor, oraz k ation zasady, t. j. sód, po
zostają po zobojętnieniu w ściśle tym samym stanie, w który m znajdow ały się i przed zo
bojętnieniem , zaś sól pow staje tylko wtedy, g d y zostanie usunięty rozpuszczalnik, który powodow ał dysocyacyę tej soli na jej jony.
Możemy teraz rozpatryw ać spraw ę zoboję
tn ien ia całkiem ogólnie. Możemy przedsta-
— “ł"
wić każdy kwas w postaci: R, H , gdzie R je s t anionem, którego skład jest wT każdym razie inny, zaś kationem wodór, wspólny dla w szystkich kwasów. Podobnież może
m y przedstaw ić każdą zasadę w postaci:
4- — +
R, O H , gdzie R je s t kationem , którego skład zm ienia się z n a tu rą zasady, zaś wodorotlen je s t anionem, w spólnym dla w szystkich za
sad. G dy jakakolw iek zasada działa na j a kikolw iek kwas, mamy:
R, H + OH, R = R, R + H
20 . W oda tw orzy się zawsze, zaś anion kwa-
— . " h
su R oraz k atio n zasady R pozostają w roz
tw orze, po ukończonem zobojętnieniu, ściśle
W SZ EC H ŚW IA T
215 w takim samym stanie, w jak im znajdowały
się przed zobojętnieniem. Ażeby otrzym ać sól, należy usunąć rozpuszczalnik, który utrzym uje jo n y w stanie rozszczepienia.
Zobojętnianie więc, w świetle naszej teo
ryi, polega na utw orzeniu cząsteczki wody z cząsteczki kwasu oraz z cząsteczki zasady i na niczem więcej. Pewien dany proces zo
bojętniania jest tym sposobem ściśle tak i sam, jak i każdy inny proces zobojętniania bez względu na n atu rę wchodzących w grę:
kwasu lub zasady. Jeżeli ta k jest w istocie, to m am y tu fa k t bardzo ważny, ponieważ sprowadza on wszystkie procesy zobojętnia
nia do wspólnej przyczyny, k tó rą jest połą
czenie wodorowego jo n u kw asu z wodoro
tlenowym jonem zasady.
C i e p ł o z o b o j ę t n i a n i a . M amy moż
ność przekonania się o słuszności tw ierdzenia powyższego na innej drodze zapomocą do
świadczenia. Jeżeli proces zobojętniania nie zależy ani od n atu ry kwasu, ani od natury zasady, to ilość ciepła, jak a uw alnia się, gdy jakikolw iek kwas, w stanie zupełnej dyso- cyacyi, działa na rów now ażną ilość jak ie j
kolwiek zasad y—również w stanie zupełnej dysocyacyi—będzie ilością stałą.
Otóż faktem jest, że uWalnia się ilość cie
pła stała (18 700 kaloryj), gdy równoważnik gram owy jakiegokolw iek kw asu, w stanie zupełnej dysocyacyi, wejdzie w zetknięcie z równoważnikiem gram ow ym zasady, będą
cej w stanie zupełnej dysocyacyi. K ilka przykładów w yjaśni tę rzecz najlepiej:
HC1 + NaOH = 13 700 kaloryj H N 0
3+ NaOH = 13 700 „ HC10
3+ NaOH = 13 600 „ KHO + HC1 = 13 700 „ LiOH + HC1 = 13 700 „
1
/
2Ca(OH
) 2+ H 01= 13 900 „
Jeżeli zmieniać będziemy n atu rę kw asu albo naturę zasady, zasób ciepła uw alniają
cego się pozostanie stałym w granicach błę
du doświadczenia. Tym sposobem fa k t i teo- rya zgadzają się ze sobą doskonale.
T e r m o n e u t r a l n o ś ć s o l i . Ciekawe i ważne jest inne jeszcze zastosowanie dyso
cyacyi elektrolitycznej w term ochem ii. W ie
dziano oddawna, że, jeżeli zostaną zmiesza
ne rozcieńczone roztw ory soli obojętnych, to nie zachodzi żadna zm iana term iczna: nie
m am y ani uw alniania się, ani pochłaniania ciepła. Na tem polega dobrze znane prawo term oneutralności soli. Aczkolwiek fakt ten nie ulegał żadnej wątpliwości i aczkolwiek różne wypow iadano przypuszczenia celem w ytłum aczenia go, to jedn ak zgadzano się powszechnie na to, że żadne z tych tłu m a
czeń nie było zupełnie zadawalające. Dziś posiadam y wyjaśnienie nader proste. W eź
my dwie sole: chlorek potasu i azotan sodu;
rozcieńczony roztw ór wodny chlorku potasu zawiera jedynie jo n y potasu i jony chloru;
rozcieńczony roztw ór azotanu sodu zawiera jony sodu i jony N 0 3:
KC1 = K , Cl NaNOa = Na, N 0 3 .
Po zmieszaniu tych dw u roztworów m a
m y w mieszaninie kationy potasu i sodu oraz aniony chloru i N 0
3i nic więcej. Jednem słowem, m am y dokładnie te same jony w mieszaninie, co i w roztw orach przed ich zmieszaniem. Tym sposobem wobec braku zmiany chemicznej, nie powinno być zmiany cieplnej i tak też rzecz się m a faktycz
nie. Praw o term oneutralności soli dałoby się przeprowadzić na podstawie teoryi dysocya
cyi elektrolitycznej, gdyby nie było odkryte na długo przed powstaniem tej teoryi.
B a r w a r o z t w o r ó w . D rugą klasą zjawisk chemicznych, k tóra oddawna zw ra
cała na siebie uwagę, lecz której znaczenia jasno nie rozumiano, była barw a substancyj, zwłaszcza w roztworze. W eźm y np. barwę nadm anganianów . Sole, które kwas nad- m anganow y daje z alkaliam i i ziemiami al- kalicznemi, posiadają wszystkie barwę po
zornie jednakow ą, która je s t zarazem barw ą samego kw asu nadm anganowego. S tw ier
dził to ilościowo Ostwald, k tó ry fotografo
w ał widm a absorpcyjne wyżej wym ienio
nych tudzież innych jeszcze nadm angania
nów, gdzie kation był bezbarwny, i wykazał, że wszystkie one m ają ściśle te same pasy absorpcyjne. F a k t ten możemy teraz w y
tłum aczyć odrazu. Kwas nadm anganow y ulega dysocyacyi w sposób następujący:
HMnO* = H, M n04.
B arw y swej roztw ór nie zawdzięcza jonom
wodoru, ponieważ jo n y w odoru znajdujem y
216
W S Z E C H Ś W IA TJS6 1 4
w roztw orach wszystkich kwasów, a roztw o
ry największej liczby kwasów są bezbarwne.
B arw a roztw oru kw asu nadm anganowego m usi być w ynikiem obecności jo n u nadm an
ganow ego _
M n 0 4 .
B arw a roztw oru jakiegokolw iek n ad m an g a
nianu, w którym kation jest bezbarw ny, za
wdzięcza swe pochodzenie jonowi:
M n 0 4 .
Możemy o tem przekonać się odrazu, jeżeli przypom nim y sobie, że każdy nad m anganian daje się wyrazić wzorem:
R M n04 ,
w którym R je s t metalem, w ytw arzającym kation bezbarwny. Związek ten będzie ule
g ał dysocyacyi, ja k następuje:
R M n 0 4 = R, M n 0 4 .
Ponieważ jo n R je s t bezbarw ny, przeto b a r *4“
w a roztw oru musi zależeć od jo n u barw nego M n04. Teraz rozum iem y, dlaczego wszystkie podobne sole kw asu nad m an g ano wego m uszą mieć dokładnie tę samę barwę.
Ostwald zbadał ogółem około 300 związ
ków zabarw ionych i znalazł, że teorya dyso
cyacyi elektrolitycznej okazuje się niezm ier
nie pom ocną w w yjaśnieniu zjawisk, podob
nych do powyższych.
S p o s o b y p o w s t a w a n i a j o n ó w . Do
tąd mówiliśmy o cząsteczkach, rozszczepia
jących się na jony w obecności rozpuszczal
nika, w yw ołującego dysocyacyę:
HC1 = H, Cl KOH = K, OH KC1 = K, Cl .
Atoli nie należy sądzić, ażeby to m iał być jed yn y sposób w ytw arzania się jonów z czą
steczek.
Przypuśćm y, że m am y pew ien m etal, s trą cony z roztw oru jednej z jego soli przez inny m etal. Jeżeli zanurzym y sztabkę cynku w roztworze soli miedzi, to cynk przechodzi do roztw oru, a miedź zostaje w ydzielona z roztw oru. Zjawiskiem, które tu zachodzi, je st przeniesienie ład u n k u elektrycznego z jo nów miedzi na cynk. Jo n miedzi, utraciw szy swój ładunek, wydziela się z roztw oru, g d y i
tym czasem cynk, otrzym aw szy ładunek elek
tryczny, przechodzi jako jon do roztw oru.
J e s t to, oczywiście, jeden ze sposobów p o w staw ania jonów.
Istn ieją inne jeszcze sposoby pow staw ania jonów . W eźm y sztabkę złota i zanurzm y ją w wodzie chlorowej. A ni złoto, ani chlor nie są w stanie jonowym , zanim wejdą ze sobą w zetknięcie. G dy nastąpi zetknięcie, złoto staje się kationow em i przechodzi do roztw oru, g dy tym czasem chlor pozostaje
J