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

Многие химики подозревали, что в других минеральных веществах также содержатся новые металлы, весьма химически активные, и для их выделения необходимо попросту отыскать достаточно мощный способ воздействия. Одним из таких минеральных веществ была известь, которую Лавуазье включил в список многообещающих «простых веществ». Другим была магнезия, которая, как доказал Джозеф Блэк из Эдинбурга, была химическим аналогом извести и таким образом, скорее всего, содержала подобный металл. Стронциан и окись бария получил ученик Блэка Чарльз Хоуп, который расценил их окрашенное пламя (красное и зеленое соответственно) как свидетельство присутствия новых элементов. Дэви продолжал подвергать все эти так называемые щелочные земли по очереди электролитическому воздействию, на сей раз используя электрод из жидкой ртути, чтобы «захватить» металлы, выделенные в амальгаме, до того как они сгорят. В течение 1808 г. Дэви удалось таким способом выделить один за другим кальций, магний, стронций и барий.

Таланты Дэви не исчерпывались химией. Он обладал несомненным даром романтического поэта. Роберт Саути включил некоторые стихотворения Дэви в свою «Годичную антологию», с восхищением назвав Дэви «молодым химиком, молодым для всего». Дэви вовсе не считал, что его занятия наукой могут помешать занятиям поэзией, он органично сочетал изучение природы с любовью к прекрасному и возвышенному. Первая строфа стихотворения, которое он написал в это время, включает образы горючих металлов, таким впечатляющим способом получаемых из непокорных минералов:

Дух пламени на землю изливает Поток огня от щедрой к нам Природы; Прозрачную росу в цветок прекрасный превращает. Бездушный прах вновь к жизни воскрешает.

Два других представителя химически весьма активной группы элементов, известных как щелочные металлы, в отличие от открытых Дэви натрия и калия, были обнаружены с помощью спектроскопической идентификации цветов их солей. В 1859 г. Роберт Бунзен и Густав Кирхгофф в Гейдельберге изготовили спектроскоп – разновидность сложной призмы, которая позволила ученым устанавливать присутствие тех или иных элементов с помощью выделения характерных цветов, возникающих в ходе горения, и представления их в виде особых последовательных линий, примерно как в штрих-коде. С помощью своего изобретения Бунзен и Кирхгофф систематически изучали химические вещества, растворенные в минеральной воде, в надежде отыскать среди них еще неизвестные элементы. Удалив химическим способом явные соли натрия и кальция и менее явные соли стронция и магния, ученые получали раствор более редких солей, из которого затем испаряли всю воду. Поместив плотный осадок данного раствора в пламя, Бунзен и Кирхгофф обнаружили новый, голубой, цвет, который свидетельствовал о присутствии какого-то неизвестного элемента. Они назвали его цезием от латинского слова caesius, означавшего цвет неба. Несколько месяцев спустя они проделали ту же процедуру с минеральным образцом, присланным из Саксонии, и увидели темно-красные линии еще одного нового элемента – рубидия.

Пятый щелочной металл, литий, был обнаружен за несколько лет до того более традиционными методами (и названный потому не в честь цвета своего пламени, а в честь земли, почвы – «лифос/литос» по-гречески – в которой он был найден). Благодаря спектроскопии ученые пришли к заключению, что эти металлы распространены повсеместно. Однажды утром Бунзен удивил своего коллегу восклицанием: «Представляешь, где я обнаружил литий? В табачном пепле!» До того времени считалось, что названный элемент относится к числу редких.

Элементы цезий, рубидий и литий, конечно, не назовешь повсеместно встречающимися, однако и редкими их назвать нельзя, просто их всегда оттесняла на задний план вездесущность натрия. Натрий – самый распространенный щелочной металл на земле, количественно он намного превосходит все остальные, и его ярко-желтый свет легко затмевает другие цвета в пламени. Когда астрономы жалуются на световое загрязнение, они часто имеют в виду именно натриевые уличные фонари. Эдвин Хаббл сбежал от слепящего света «Оранжевого округа» в высокогорную обсерваторию к северу от Пасадены, где ему удалось обнаружить особый характер движения галактик, что в дальнейшем привело к открытию факта расширения вселенной. Тем не менее отнюдь не натрий как-то раз стал причиной замешательства Хаббла. Калий при горении дает пламя розовато-лилового цвета, которое можно видеть при взрыве пороха или при зажигании спички. Однажды ночью Хаббл в ходе исследования галактик через самый мощный на тот момент телескоп с удивлением обнаружил появление спектра калия. Вскоре он понял, что что-то здесь не так. Через какое-то время выяснилось, что оборудование обсерватории зарегистрировало наличие калия в пламени спички, которую астроном зажигал, закуривая трубку.

* * *

Производители фейерверков и петард, в отличие от изготовителей красок или полуфабрикатов, не обязаны сообщать о химическом составе своей продукции. Однако людям с некоторыми познаниями в химии информация на упаковках многое говорит об их составе. Дешевенькая коробочка, предназначенная для празднования Дня Гая Фокса 5 ноября, на не совсем правильном английском обещала «серебряный блеск», «золотые слитки» и «фонтан из зеленых брильянтов». Наверное, там содержатся магний, медь и натрий, решил я. Но ваши догадки будут окончательно подтверждены (или опровергнуты), только когда небеса озарятся цветами спектра соответствующих элементов.

Различные оттенки желтого и оранжевого цветов создаются с помощью солей натрия, угольной пыли и порошкового железа. Для получения зеленого цвета традиционно используют соли меди, такие как ярь-медянка, например. Пиротехники стремились воспроизвести весь цветовой спектр задолго до того, как им стали доступны другие, более редкие элементы, способные удовлетворить их запросы. Китайцы в качестве фильтров использовали ленты цветной бумаги, которые окрашивали пороховой взрыв. Уже в середине XVIII столетия реклама фейерверков утверждала, что они способны воспроизводить все цвета радуги. Однако, по правде говоря, цвета выглядят ярче в описаниях, чем в реальном фейерверке. Преобладающими тонами всегда были и остаются золотой и серебряный, получаемые благодаря различным смесям порошкового железа и сульфида сурьмы, которые дают оранжевые и белые искры соответственно.

В 1749 г. король Георг II посетил одно из самых значительных представлений с фейерверками того времени в Грин-Парке; так отмечали подписание Второго Аахенского мира. Гендель написал «большую увертюру для военных инструментов», произведение, которое в настоящее время известно под названием «Музыка для королевского фейерверка». Тем не менее Гораций Уолпол с разочарованием заявил, что зрелище было «жалким и плохо организованным; смены цветов и форм у фейерверка практически не было… и вспыхивал он настолько медленно, что мы никак не могли дождаться его окончания». Но, даже если бы все прошло без особых накладок, кроме белого и желтого цветов, присутствующих в любом ярком пламени, зрители увидели бы еще только зеленый цвет меди.