Infolge[1] dieser Beschaffenheit[2] sind die Atome und Moleküle für sich[3] frei beweglich und aneinander verschiebbar, was[4] zur Erklärung vieler Erscheinungen von grosser Bedeutung ist. Man muss sich mit der Auffassung[5] vertraut machen, dass selbst der festeste Körper aus beweglichen, durch Zwischenräume getrennten Molekülen besteht und dem Auge nur deshalb als kompakte Masse erscheint, weil dasselbe die kleinen Moleküle und deren Zwischenräume nicht zu erkennen vermag. Auch der Wald, aus genügender Entfernung betrachtet, bildet eine kompakte Masse, in welcher das Auge weder die einzelnen Bäume, noch die zwischen diesen[6] vorhandenen Lücken zu unterscheiden vermag.
Die chemische Verbindung der gasförmigen Elemente erfolgt[7], wie zuerst Gay-Lussac entdeckte, nicht nur in bestimmten Gewichts- sondern auch in bestimmten einfachen Volumenverhältnissen[8]. Bildet sich dabei ein gasförmiges Produkt, so steht auch das Volumen des Produktes in einem einfachen Verhältnisse zum Volumen der ursprünglichen Gase.
Da sich die Gase unter denselben Verhältnissen des Druckes und der Temperatur in gleicher Weise zusammenziehen oder ausdehnen, und da sie dem Zusammendrücken einen nahezu gleichen Widerstand entgegensetzen, kam Avogadro zu dem Schluss[9], dass alle Gase, gleiche Temperatur und gleichen Druck vorausgesetzt, im gleichen Volumen eine gleich grosse Anzahl von Molekülen enthalten. Die Gasmoleküle besitzen also unter gleichen physikalischen Verhältnissen gleiche Dimensionen.
Ein bestimmtes Volumen, z. B. 1 l, ob mit Chlor oder Wasserstoff gefüllt, enthält also eine gleich grosse Anzahl Moleküle. Chlor und Wasserstoff verbinden sich nun im Verhältnis gleicher Volumina mit einander, also z. B. je 1 l Chlor mit je 1 l Wasserstoff unter Bildung von 2 l Chlorwasserstoffgas. Nimmt[10] man nun beispielsweise[11] an, dass in den 2 l Chlorwasserstoffgas 1000 Moleküle vorhanden sind, so befinden sich in je 1 l davon nur halb so viel, also 500 solcher Moleküle, und nach Avogadros' Lehrsatz enthält dementsprechend[12] auch je 1 l Chlor 500 Chlormoleküle und je 1 l Wasserstoff 500 Wasserstoffmoleküle. In jedem Molekül Chlorwasserstoff ist aber 1 Atom Wasserstoff mit 1 Atom Chlor vereinigt. Es[13] müssen daher 1000 Moleküle Chlorwasserstoff aus 1000 Atomen Wasserstoff und 1000 Atomen Chlor bestehen. Da nun aber 1 l Wasserstoff, sowie 1 l Chlor nicht 1000, sondern nur 500 Moleküle enthalten, so folgt, dass diese 500 Moleküle je 1000 Atomen entsprechen[14], oder dass jedes einzelne Molekül Wasserstoffgas aus 2 Atomen Wasserstoff, und jedes einzelne Molekül Chlor aus 2 Atomen Chlor besteht.
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Mischt man die beiden Gase H und Cl im Dunkeln und bei gewöhnlicher Temperatur, so erfolgt keine Vereinigung. Lässt man dann auf die Mischung direktes Sonnenlicht oder einen brennenden Körper oder einen elektrischen Funken wirken, so vereinigen sich die Gase plötzlich mit heftigem Knall zu Chlorwasserstoff. Diese und viele ähnliche Verbindungserscheinungen würden schwer erklärlich sein ohne die Annahme[1], dass sich in den Gasen keine freien, sondern nur gepaarte Atome, z. B. aus je zwei Atomen zusammengesetzte Chlormoleküle und Wasserstoffmoleküle vorfinden. Es bedarf zunächst[2] der Arbeit des Trennens der im Molekül vereinigten Atomen zu freien Atomen, bevor eine neue Verbindung entstehen kann, bevor sich also die Atome in neuer Weise gruppieren können. Diese Arbeit wird im vorliegenden Falle durch den Sonnenstrahl oder die Hitze des brennenden Körpers oder elektrischen Funkens eingeleitet[3] und pflanzt[4] sich dann infolge der durch die Vereinigung entstehenden Wärme, von selbst über die ganze Masse fort.
Als Ursache der chemischen Vereinigung denkt man sich zwischen den Atomen der Elemente eine Art Anziehungskraft wirkend, welche nicht allein die Vereinigung veranlasst[5], sondern zugleich die mehr oder weniger grosse Beständigkeit[6] der unter ihrem Einfluss entstandenen chemischen Verbindungen bedingt. Diese Kraft wird Affinität, chemische Verwandtschaft, chemische Anziehungskraft genannt. Sie unterscheidet sich dadurch von der allgemeinen Anziehungskraft der Massen aufeinander, dass sie nur zwischen den kleinsten Teilchen, und nur auf unmessbar kleine Entfernungen zur Wirkung kommen kann.
Manche Elemente verbinden sich direkt mit einander, d. h. bei blosser Berührung; andere können nur indirekt, auf Umwegen[7], andere gar nicht miteinander verbunden werden. Je nachdem sich zwei Elemente leicht, schwer oder gar nicht miteinander verbinden lassen, sagt man gewöhnlich: Die beiden Elemente besitzen eine grosse, geringe oder gar keine chemische Verwandtschaft[8] zu einander.
Die Atome der verschiedenen Elemente besitzen eine verschiedene, jedoch bestimmte und begrenzte Fähigkeit[9], sich mit anderen Atomen zu verbinden. Bezieht man diese Fähigkeit, die sogen.[10] Valenz, auf die Verbindungsverhältnisse der Elemente mit Wasserstoff, so findet man, dass sich ein Teil der Elemente nur mit 1, ein anderer Teil mit 2, 3 und 4 Atomen Wasserstoff zu verbinden vermag. Dementsprechend[11] unterscheidet man einwertige,[12] zweiwertige, dreiwertige und vierwertige Elemente. In den organischen Verbindungen bewahren[13] die hauptsächlich beteiligten Elemente die ihren Atomen eigene Valenz. In denselben ist der Kohlenstoff[14] konstant vierwertig, der Sauerstoff konstant zweiwertig, der Wasserstoff konstant einwertig.