Вильгельм Штрубе - Пути развития химии. Том 2. От начала промышленной революции до первой четверти XX века

Ученик Бергмана Ю. Ган, усовершенствовавший анализ с использованием паяльной трубки и передавший свои познания в этой области Берцелиусу, посвятил описанию методики этого анализа книгу, вышедшую в 1820 г. и переведенную на многие языки.

Совершенствование аналитических методов и приборов привело к открытию еще ряда элементов. В 1774 г. Ю. Ган открыл марганец [144]; в 1781 г. при восстановлении молибденовой кислоты П. Гьельм получил молибден [145]; в 1782 г. ф. Мюллер Рейхенштейн в золотой руде (из Румынии) обнаружил теллур; в 1783 г. испанские химики братья Ф. и X. Д'Эльгуяр при восстановлении вольфрамовой кислоты углем выделили вольфрам [146]; в 1789 г. М. Клапрот получил оксиды циркония и урана.

В 1791 г, в корнуэллской железной руде английский пастор У. Грегор обнаружил оксид металла, который несколько позднее (1795 г.) был вновь открыт М. Клапротом и назван им оксидом титана; в 1825 г. Сефстрём и Берцелиус выделили из него металл. В 1794 г. финский химик Ю. Гадолин выделил из минерала иттербита иттриевую "землю"; в 1803 г. Берцелиус и Хизингер, а также независимо от них Клапрот открыли цериевую "землю". Эти "земли" оказались первыми среди ставших впоследствии известными "земель" многочисленных редкоземельных элементов. Правда, прошло еще почти 50 лет, прежде чем были найдены все встречающиеся в природе редкоземельные элементы [147].

Французскому ученому Л. Воклену принадлежит открытие хрома и оксида бериллия (1797 и 1798 гг.). Одновременно Клапрот тоже открыл хром. В 1828 г. Ф. Вёлер и А. Бюсси выделили бериллий в чистом виде. Ванадий был открыт в 1801 г. профессором минералогии из г. Мехико А. Дель Рио, но только в 1830 г. Й. Я. Берцелиус и Н. Сефстрём описали его свойства. В 1801 г. английский химик Ч. Хэтчет выделил элемент, названный впоследствии ниобием, но тогда Хэтчет назвал его колумбием, поскольку этот элемент содержался в месторождении из Америки, первооткрывателем которой был X. Колумб. Шведский химик А. Экеберг в 1802 г. открыл тантал, годом позже англичанин У. Уолластон — палладий и родий, а в 1804 г. его соотечественник С. Теннант — осмий и иридий [148].

Поскольку у нас нет возможности останавливаться подробно на каждом открытии, то расскажем коротко лишь об открытии палладия. Уолластон хотел растворить в азотной кислоте медь из платиновой руды, которая часто содержала помимо меди еще железо и золото; однако вопреки его ожиданиям раствор был окрашен не в голубой, а темно-коричневый цвет. Поэтому Уолластон пришел к выводу о существовании какого-то неизвестного элемента; используя в качестве восстановителя медь, он выделил из полученного раствора черный порошок, который растворялся в азотной кислоте. Этот порошок не мог быть ни золотом, ни платиной, поскольку оба они в азотной кислоте не растворялись. Смешав порошок с ртутью, Уолластон получил амальгаму, нагревание которой привело к образованию белого порошка с такой высокой температурой плавления, что его нельзя было расплавить с помощью паяльной трубки. Уолластон многократно повторял эти опыты, пока не убедился, что он открыл новый элемент [149].

В начале XIX в. химия обогатилась новым эффективным средством для исследований — электрическим током. В 1800 г. Вольта создал "электрический столб", а двумя годами позже Й. Я. Берцелиус и В. Хизингер смогли, пропуская электрический ток, разложить соли на "кислоты" и "основания". Используя электричество, Г.Дэви в 1807-1808гг. открыл шесть элементов. Проводя электролиз расплавов, он выделил калий и натрий и таким же образом, применяя ртутный катод, получил кальций, магний, стронций и барий.

Поначалу Дэви проводил электролиз концентрированных водных растворов, и ему не удавалось получить твердые продукты: на электродах всегда выделялись водород и кислород. Однако, когда Дэви в 1807 г. взял влажный кусочек "кали" (КОН), поместил его на платиновый диск и соединил с помощью платиновых проволочек поверхность вещества с положительным полюсом, а диск с отрицательным полюсом сильной батареи Вольта, то у него получился блестящий, как серебро, металл, внешне похожий на ртуть, однако обладающий совершенно иными свойствами. Этот металл плавал по воде, шипя и выделяя большое количество тепла.

Батареи Вольта (1800 г.)

Эксперимент Дэви был гениальным и сенсационным. Еще за год до этого великого открытия он получил от Наполеона медаль за открытия в области электричества. (Несмотря на то что между Англией и Францией шла война, Дэви поехал в Париж.) В 1810 г., доказав элементарную природу хлора, Дэви высказал первые сомнения в правильности кислотной теории Лавуазье.

Первое сообщение об иоде сделал французский химик и промышленник Бернар Куртуа, получивший его из золы морских водорослей на своей фабрике, производящей селитру. В 1811 г. он обратил внимание на выделение фиолетовых паров при нагревании маточного раствора после отделения этой золы с серной кислотой. На стенках холодного приемника пары осаждались в виде черных блестящих кристаллов. Французские химики Н. Клеман и Ш. Дезорм по просьбе Б. Куртуа исследовали эти кристаллы: определили температуру возгонки, плотность по отношению к другим веществам, однако не установили элементарную природу иода. Это удалось сделать Г. Дэви и Гей-Люссаку в 1813 г.

С 1817 г. были открыты еще 8 элементов, однако их открытие не связано с созданием какого-либо нового экспериментального метода, а явилось результатом использования уже известных аналитических методов. Начало этой серии открытий положили ученик Берцелиуса Ю. Арфведсон, открывший литий, и К. Герман [150]и Ф. Штромейер, открывшие кадмий.

Ряд элементов открыл Берцелиус: селен (1817г.), кремний [151](1823 г.), металлические цирконий (1824 г.) и тантал (1825 г.). В 1829 г. в минерале торите он обнаружил торий, а спустя год совместно с Н. Сефстрёмом выделил из железной руды ванадий [152].

В те же годы X. Эрстед открыл алюминий (1825 г.), полученный в чистом виде двумя годами позднее Ф. Вёлером. В 1826 г. А. Балар выделил из морской воды бром и сумел доказать его родство с хлором и иодом.

В похожем на кварц минерале петалите Ю. Арфведсон обнаружил литий. Он многократно и различными способами анализировал этот минерал, и всегда суммарный состав продуктов оказывался заниженным на 4% . Наконец, Арфведсон провел сплавление минерала с углекислым барием и отделил кремневую кислоту и глинозем (оксид алюминия). Избыток ВаСОз он разложил серной кислотой и полученный после отделения осадка фильтрат выпарил досуха. Так Арфведсон получил нейтральную сернокислую соль, не похожую ни на соль калия, ни на соль магния. К водному раствору соли Арфведсон прибавил уксуснокислый барий до полного осаждения сульфата бария. Фильтрат был выпарен досуха и остаток нагрет в платиновом тигле. Он содержал тугоплавкую, неизвестную до сих пор "щелочь", для которой Берцелиус предложил название "литион" [153], так как эта щелочь в отличие от поташа и соды впервые была найдена в залежах минералов. Металлический литий Арфведсон не выделил. Это удалось сделать впервые Дэви электролитическим методом.