Аркадий Курамшин - Элементы: замечательный сон профессора Менделеева

53. Йод

В 1811 году молодой французских химик, работая в своей парижской лаборатории, открыл новый элемент. Отцовское предприятие Бернара Куртуа занималось производством селитры, которая во времена Наполеоновских войн (как, впрочем, и несколькими веками ранее и до конца девятнадцатого века) применялась в производстве дымного пороха.

Семейные традиции предписывали получать селитру из древесной золы, однако войны привели к нехватке древесины, и было решено сжигать морские водоросли, которых на северном побережье Франции всегда было в избытке. Когда Куртуа добавил к золе водорослей концентрированную серную кислоту, он наблюдал выделение фиолетовых паров, которые, конденсируясь на внутренней стороне контейнера, образовывали чёрно-фиолетовые кристаллы. В некоторых интернет-источниках написано, что серную кислоту на золу опрокинул кот, но сдается мне, что эта подробность добавлена сторонниками реставрации культа древнеегипетской кошкобогини Баст, которых немало в интернете в последнее время.

Изумлённый наблюдениями Куртуа отправил образцы кристаллов наиболее именитому французскому химику того времени — Жозефу Гей-Люссаку. Гей-Люссак подтвердил открытие нового элемента и назвал его йодом (от греческого «фиолетовый»). Куртуа продолжил эксперименты с йодом и вскоре обнаружил интересную деталь — обработка кристаллов йода концентрированным аммиаком давала вещество коричневого цвета, которое после сушки взрывалось от любого прикосновения. Куртуа не пострадал от действия обнаруженного им йодистого азота, однако его современник — Пьер Дюлон, работая с этими кристаллами, потерял глаз и несколько пальцев, став первой жертвой этого капризного материала.

Вскоре было обнаружено, что йод токсичен, а его раствор в спирте может останавливать воспаление, и йодную настойку начали применять для дезинфекции ран и царапин. И в наши дни, несмотря на появление новых дезинфицирующих агентов, йодная настойка продается в аптеках, и, увы, многие считают, что это и есть йод (на самом деле йод — черно-фиолетовые кристаллы, а в аптеках продается 2 % раствор йода в спирте). Нелишне напомнить, что при обработке ран и порезов йодной настойкой не стоит мазать ей сами поврежденные ткани, нужно обработать только края раны — йод, хотя и является самым инертным из галогенов, всё же достаточно активный неметалл, и его попадание в рану может вызвать химически ожог и замедлить заживление.

Уже через пару лет после открытия йода женевский врач Жан-Франсуа Кванде предположил, что появление эндемического зоба, связанное, как мы знаем сейчас, с неправильной работой щитовидной железы, обусловлено недостатком йода в пище. Кванде тут же решил проверит свою догадку (ставить медицинские эксперименты в том время было просто — комитетов по этики еще не придумали, да и письменное согласие у участника эксперимента брать не требовалось). Он начал заставлять своих испытуемых принимать йодную настойку вовнутрь чайными ложками (вообще у участников таких экспериментов должны были бы наблюдаться химические ожоги слизистой оболочки рта и пищевода, но история об этом умалчивает). Через 6–10 недель перорального приема спиртового раствора йода зоб у пациентов действительно уменьшался в размере, а иногда и исчезал, однако заметив этот прогресс в лечении коллеги Кванде обвинили его в том, что он лечит не конвенционными пиявками и нюхательными солями, и вообще — не лечит, а травит пациентов. Возможно, осложнения после лечения у пациентов Кванде были, поскольку коллективное обвинение коллег Кванде подействовало, и вскоре врач-экспериментатор боялся выйти на улицу.

Однако жизнь показала. Что Кванде был на правильном пути. Уже в девятнадцатом веке эффективность работы щитовидной железы была соотнесена с йодом, вот только оказалось, что лечить образование зоба нужно менее опасным для здоровья, чем элементарный йод, йодидом калия (йодид калия входил в состав антиструмина, который в школе нам каждую неделю давали бесплатно, он же входит в состав совершенно не бесплатного йодомарина). В начале 1920-х некоторые кантоны Швейцарии первыми в Европе начали использовать йодированную соль для профилактики заболеваний щитовидной железы (в йодированную соль добавляют йодат калия, который в организме превращается в йодид), это успешный опыт переняла Европа, и скоро слово «кретинизм» (гормональное заболевание, вызываемое нарушениями работы щитовидной железы, выраженным снижением функции щитовидной железы, отличающееся задержкой физического и умственного развития), стало из медицинского термина простым ругательством.

54. Ксенон

Как уже упоминалось выше, Уильям Рамзай и его ассистент Моррис Уильям Траверс открыли три инертных газа в ходе одного эксперимента в 1898 году.

Первоначально Траверс предложил дать новому элементу название, опираясь на голубую окраску его спектральной линии, однако у к тому времени был открыт цезий, название которого уже было дано по голубой спектральной линии (к тому же в Периодической системе новый инертный газ и цезий оказывались соседями). В конечном итоге Рамзай и Траверс сошлись на названии «ксенон» от греческого «ксенос» — чужой или странный. Вряд ли, давая это название, они предвидели, каким странным станет этот элемент — первый благородный газ, «потерявший благородство», благородный газ, который будет интенсивно работать в грузоперевозках — освещать дорогу автомобилям и помогать запуску космических кораблей.

Траверсу и Рамзаю потребовалось несколько месяцев, чтобы получить чистый ксенон и измерить его плотность и атомную массу. Это не удивительно — ксенон наименее распространён в атмосфере. Так, окружающий нас воздух содержит 1 % аргона по объему, 18 миллионных долей неона, 5 миллионных долей гелия, одну миллионную долю криптона и только 0.09 миллионных долей ксенона — в 100 м 3воздуха содержится около 9 см 3ксенона. Естественно, что это делает ксенон самым дорогим из инертных газов (имеется в виду, обладающих стабильными изотопами), и в России ежегодно из воздуха получают всего лишь 1500 м 3чистого ксенона.

Хотя ксенон и образует химические соединения, применяется он все же как простое вещество. Несмотря на высокую стоимость, ксенон незаменим в ряде случаев. Ксенон используют для наполнения ламп накаливания (высокая атомная масса газа в колбах ламп препятствует испарению вольфрама с поверхности нити накаливания) и мощных газоразрядных источников света. Ксенон как в чистом виде, так и с небольшой добавкой паров цезия, является рабочим телом для электрореактивных (главным образом — ионных и плазменных) двигателей космических аппаратов. Принцип работы двигателей заключается в том, что при ионизации атомы ксенона разгоняются до скорости около 30 километров в секунду, и, вылетая из сопла двигателя, двигают космический аппарат в противоположном направлении.