Научные сказки периодической таблицы. Занимательная история химических элементов от мышьяка до цинка - Хью Олдерси-Уильямс

Ауэру явно очень нравилось называть изобретения своим именем. Вслед за успехом с газовым кожухом настал черед осмиевой нити накала в электрической лампочке, получившей название «Ауэр-Ослайт». Даже усовершенствуя кожухи для газовых фонарей, Ауэр пытался застраховать свой коммерческий успех, экспериментируя с материалами для электрических лампочек, которые, как он подозревал, со временем вытеснят газовое освещение. В 1903 г. он запатентовал сплав церия и железа – он назвал его Ауэрметалл № 1, – при ударе о который возникали искры. «Кремни» из этого материала до сих пор используются в зажигалках для сигарет. Казалось, все, к чему прикасается Ауэр, превращается в свет. И неудивительно, что при даровании ему дворянского титула для своего герба он выбрал девиз Plus Lucis – «больше света».

Церий – самый распространенный из всех редкоземельных элементов, он даже более распространен, чем многие знакомые нам элементы типа меди. Но создается впечатление, что ему суждено при столь широкой распространенности так и остаться непризнанным. Церий используется для улучшения качества чугуна, различных видов стали и алюминиевых сплавов. Порошкообразный окисел церия, известный под названием полировального порошка «крокус», – эффективный абразив, используемый для полировки драгоценных камней и стекла. В XIX столетии выяснилось, что соли церия обладают противорвотным действием, они используются в противокашлевых смесях, как антибактериальное средство при ожогах и туберкулезе. Особенно удобными для использования в качестве лекарств их делает характерный сладковатый привкус. Совсем недавно большой энтузиазм вызвало открытие, что добавление окиси церия к дизельному топливу значительно повышает качество его горения. Он до сих пор используется в освещении – для усиления яркости света на съемочных площадках в кино.

* * *

Церий был открыт самым великим шведским химиком, Йёнсом Якобом Берцелиусом. В отличие от своих более застенчивых соотечественников он регулярно публиковал результаты исследований, а также поддерживал оживленную переписку с коллегами из многих стран и принимал гостей из-за рубежа у себя в лаборатории. И если в популярной истории науки ему не нашлось достойного места, то вся вина за это лежит исключительно на предрассудках Запада.

Мир минералов не был первой любовью Берцелиуса. Он родился в 1779 г. и зрелости достиг в то время, когда казалось, что славные времена шведской науки уже миновали. Талантливый аптекарь Шееле уже ушел в мир иной, так же как химики-минералоги Брандт и Ган, которые обнаружили новые похожие на железо металлы в рудах, добытых на королевских копях. Не стало уже и всемирно известного ботаника Карла Линнея, который осмелился предположить, что человек способен классифицировать всю природу, и положил хорошее начало этому предприятию, создав свою прославленную номенклатуру для растений и животных.

Получив медицинское образование и заинтригованный, как и многие ученые того времени, воздействием электрического тока на живые организмы, Берцелиус хотел разгадать тайну самой жизни. Вначале ему нужно было опровергнуть модные теории витализма и предложить более рациональное объяснение физиологии людей и животных. Хорошим началом стало появление названия «животная химия». На короткий период в начале XIX века, эта тема оживленно обсуждалась в науке. В Королевском Обществе в Лондоне возникла специальная группа под названием «Клуб животной химии». Среди его членов был Дэви, а Берцелиус являлся активным членом-корреспондентом. Однако научные проблемы, ассоциировавшиеся с данным направлением исследований, как оказалось, в основном, не поддавались экспериментальному изучению. Тем не менее на проблемах, связанных с химией жизни, Берцелиус сумел отточить свои способности химика-аналитика. Кроме того, ему удалось привлечь поддержку состоятельного шахтовладельца Вильгельма Хизингера. Несмотря на свое демонстративное неприятие неорганической химии, Берцелиус, как и многие другие шведские химики до него, не мог не откликнуться на зов земли.

Берцелиусу принадлежит заслуга введения в лабораторный обиход привычных ныне вещей, таких как, например, резиновые трубки и фильтровальная бумага, но, в отличие от Бунзена с его горелкой и Дэви с его шахтерской лампой, он не сумел закрепить за собственными изобретениями свое имя. Он был создателем концептов и слов, которые с тех пор успели перешагнуть границы чисто научного лексикона и вошли в самый широкий обиход: слова «катализ» и «протеин» придуманы именно им. Им была проделана неоценимая работа по определению пропорций, в которых элементы и их соединения вступают в связи друг с другом, что послужило основанием для атомарной теории, выдвинутой англичанином-квакером Джоном Дальтоном, и впервые в истории дало химии солидное математическое основание. Именно Берцелиус первым обратил внимание на удобство сокращенных обозначений для элементов и изобрел современные химические символы. Его система кодирования их названий с помощью одной или двух букв на основе латинского названия элементов с той поры вошла в практику далеко не только химической науки. Соединение двух последних идей – символа для каждого элемента и понимания того, что они соединяются друг с другом в определенных пропорциях – неизбежно привело к появлению первых химических формул, тех сочетаний букв и цифр, которые для химиков значат очень много, а всем остальным представляются совершенной галиматьей. («А, H₂SO_4, профессор!» – так, по мнению Флэндерса и Свонна – героев сатиры Ч. П. Сноу на конфликт «двух культур» «физиков» и «лириков», приветствуют друг друга ученые.)

Эта система обозначений представляется нам теперь одновременно знакомой и слишком формальной. Однако ее появление в 1811 г. стало настоящим графическим откровением. Последствия для научного понимания материи были грандиозны. В своих оборудованных по новейшему слову экспериментальной науки лабораториях ученые эпохи Просвещения, оставив алхимические поиски в далеком и темном прошлом, показали, что способны синтезировать простые соединения, существующие в природе. Лавуазье, соединив газы водород и кислород, получил воду. Экзотические горючие металлы, которые сумел выделить Дэви, можно было сжечь и получить окислы, содержащиеся в природных минералах. Система же Берцелиуса стерла всякое различие между материалом, получаемым из естественных источников, и тем же материалом, полученным лабораторным путем. Как только веществу, например аммиаку, дается обозначение NH₃ и оно перестает именоваться «духом нюхательной соли», сразу же становится ясно, что совершенно неважно, каким способом оно получено, так как в любом случае это одно и то же вещество.

Всего перечисленного более чем достаточно, чтобы обеспечить человеку репутацию великого ученого, но упомянутым достижения Берцелиуса отнюдь не ограничивались. Ибо он, помимо церия, открыл еще три химических элемента: торий, селен и кремний. Все они по своей природе теснейшим образом связаны с землей. Все названные открытия были результатом активного участия Берцелиуса в горном деле.