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

Минерал ванадий – руда с содержанием железа, непредсказуемого по своим характеристикам, которое иногда бывает довольно прочным, а иногда очень хрупким – на протяжении долгого времени ставил в тупик Берцелиуса. В 1823 г. минерал исследовал немецкий химик Фридрих Вёлер, самый знаменитый из сотрудников лаборатории Берцелиуса. Позднее Вёлер первым синтезировал вещество, присутствующее в живых организмах (мочевину – простой конечный продукт распада белков) исключительно из минеральных составляющих, чем обосновал универсальный характер химических процессов для живой и неживой природы. Но в данном случае озарение его не посетило. Когда же Сефстрём сделал свое открытие, Берцелиус написал Вёлеру некое подобие прозаической «эдды».

Давным-давно на далеком севере жила богиня Ванадис, прекрасная и соблазнительная. Однажды кто-то постучался к ней в дверь. Богиня не пошевелилась, подумав: «Пусть постучит еще раз», однако второго стука не последовало, стучавший ушел. Богиню разбирало любопытство, кто же мог быть настолько безразличен к тому, впустят его или нет, и она бросилась к окну, чтобы рассмотреть уходящего гостя. «Ага! – поняла она. – Это тот проходимец Вёлер. Поделом ему. Если бы он был чуть-чуть понастойчивее, я бы его впустила. Но он даже в окно не взглянул мимоходом». Несколько дней спустя в дверь снова постучали. Сефстрём вошел, и от той встречи родился Ванадий.

Название элемента способно даровать бессмертие. К примеру, неудачливый дель Рио мог бы быть более известен ныне, если бы поддержку нашло его предложение назвать открытый им элемент рионием. Но даже божества способны получать выгоду от химических ассоциаций.

«Своими названиями элементов Берцелиус дал новую жизнь персонажам скандинавской мифологии, – писал один из его биографов. – Торий и ванадий будут гордо занимать свои места в периодической таблице еще очень-очень долго после того, как Тор, Ванадис и другие боги и богини викингов будут забыты».

В коллекции Музея Берцелиуса в Стокгольме находятся три дюжины пробирок с различными солями ванадия, которые удалось получить великому шведу. Среди их цветов – ярко-бирюзовый, светлый небесно-голубой, оранжевый, ярко-малиновый, каштановый, светло-коричневый, разнообразные оттенки охры, болотно-зеленый и черный – те самые краски, которые мы встречаем у оболочников.

Дробя изумруды

Красота возникает из необходимости. И хотя порой мы склонны прятать истину за придуманными эстетическими теориями, мы биологически запрограммированы в интересах нашего собственного выживания ценить цвета и отраженный свет солнца. Они сигнализируют нам о зрелых фруктах на деревьях и об источнике пресной воды неподалеку. И неудивительно, что Ванадис назвала своих дочерей Хносс (Драгоценность) и Герсеми (Сокровище), вложив в эти два имени то, чего больше всего не хватает на холодном и мрачном севере, – разнообразия ярких сверкающих цветов.

Однако выше всего ценятся находки и артефакты, которые объединяют два вышеназванных качества: драгоценные камни и, конечно же, сияющее желтизной металлическое золото. Викинг-златокузнец объединяет сияние металла и цвет кристалла, когда вставляет драгоценный камень в оправу из золота. В «Беовульфе» Брисингамен описан как «искусное творенье, украшенное камнями». Но вот что не было известно кузнецу – так это то, что и металл, и камень могли иметь общее происхождение. Воклен совершенно случайно обнаружил яркий хром в довольно скромном, хотя и редком, образце красного церуссита из Сибири. Наряду с другими учеными той эпохи его занимал вопрос, что придает драгоценным камням их отличительный цвет. В обширной химической энциклопедии, которую он составлял вместе со своим наставником Антуаном-Франсуа де Фуркруа с 1786 по 1815 г. Воклен писал, что «самым высоко ценимым из всех драгоценных камней» является рубин, и также отмечал, что цвета бериллов, класса камней, к которым он отнес также изумруды, разнятся от сине-зеленого до «красно-коричневого и медово-желтого». «Самые лучшие изумруды находят в Перу», – добавлял он.

Вскоре после открытия хрома Воклен, назначенный официальным оценщиком драгоценных металлов, занимался тем, что толок в ступке перуанский изумруд, а затем растворял полученный порошок в азотной кислоте, пытаясь распутать загадку радужной гаммы цветов. Ему удалось перевести осадок в то вещество, которое он получил из сибирского самородка, чем подтвердил, что окрашивающим агентом в изумруде является хром. В ходе дальнейших экспериментов он доказал, что источник красного цвета в рубине также хром. Более сложный анализ, который стал возможен лишь около столетия спустя, дал ответ на вопрос, почему подобные камни так ценятся. Насыщенный красный цвет рубинов и прозрачная зелень изумрудов – лишь часть их притягательной силы: хром в обоих камнях светится красным цветом, так что возникает впечатление, что камни мерцают внутренним огнем.

* * *

Но если один и тот же металл-загрязнитель, хром, может быть ответственен за два таких ярких контрастных цвета, возникало подозрение, что в самой базовой матрице кристаллов рубина и берилла, в которой был заключен хром, скрывается нечто такое, что могло бы объяснить их поразительное отличие и что заслуживало внимательного изучения. Воклен вернулся к более подробному изучению бериллов и обнаружил, что они состоят из определенного числа базовых минералов. Основной составляющей так же, как в песке и в аметисте, был кварц, или диоксид кремния. Большая часть остатка состояла из глинозема. Названная кристаллическая форма окиси алюминия – основной ингредиент корунда, из которого и состоят рубины и сапфиры. Но Воклен пришел к выводу, что в них имеется и некий новый окисел, который ранее не замечали из-за того, что он очень похож на остальные. Когда его выделили и очистили, выяснилось, что он обладает одним исключительным свойством. Он оказался сладким на вкус, благодаря чему Воклен назвал его «глюцина». Новый элемент-металл, который, как был уверен Воклен, должен был содержать окисел, химик назвал «глюцином», хотя получить его не могли на протяжении еще целых 30 лет после того. (Еще один новый элемент, цирконий, открытый сходным образом в минералах циркона другом Воклена немцем Мартином Клапротом в 1789 г., также был получен лишь спустя несколько десятилетий – в 1824 г. Берцелиусом.) Позже выяснилось, что глюцин был не единственным соединением металла, обладающим сладким вкусом, и потому его переименовали в бериллид, а элемент, входящий в него, назвали бериллием.

Поклонникам раритетов результаты упомянутых экспериментов должны были показаться разочаровывающими. Как выяснилось, даже самые драгоценные камни не содержат никаких особо ценных веществ, обманув тем самым ожидания средневековых алхимиков и их современных последователей. В отличие от грязных руд, из которых в результате химических манипуляций получают сверкающий металл, радующие взор кристаллы после обработки в лаборатории теряют всю свою ценность. За два года до того, как Воклен приступил к своим опытам с изумрудами и рубинами, английский химик Смитсон Теннант полностью сжег алмаз, подтвердив тем самым, что драгоценный камень состоит из одного лишь совсем не экзотичного углерода.

Химики, однако, получили свое вознаграждение: Воклен – хром и бериллий, Сефстрём и Берцелиус – ванадий, Клапрот – цирконий. Благодаря их трудам в прошлое ушли многочисленные недоразумения в торговле драгоценностями. Легенды о невиданных сокровищах в отдаленных странах теперь можно было подвергнуть скептической и объективной проверке. Вскоре стало ясно, к примеру, что многие камни, которые относили к изумрудам, были слишком большими для настоящих драгоценных камней и что слово «изумруд» часто использовалось в качестве восторженного эпитета для всякого рода предметов зеленого цвета, которые в основном изготавливались из жадеита или даже обыкновенного стекла.