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

Каким бы монотонным ни был такой труд, подобные длительные проекты были настоящей находкой для определенного типа исследователей. Швед Карл Мосандер хвастался своим совершенным незнанием химической теории и на практике продемонстрировал, насколько несущественным было оно в такого рода экспериментах, открыв больше редкоземельных элементов, чем кто-либо другой, попросту благодаря упорному сидению за лабораторным столом на протяжении многих и многих часов. В ретроспективе, при наличии имеющихся у нас сегодня знаний в теоретической и практической химии, не так уж и трудно собрать по крупицам истории открытия редкоземельных элементов. По крайней мере, сделать это сейчас словами во много раз легче, чем когда-то собирать по крупицам сами названные элементы, однако, по-видимому, подобное предприятие было бы не менее скучным и однообразным. Поэтому я не стану тратить время, в подробностях разбирая биографию каждого из них, а выберу одного или двух в качестве представителей всего ряда. В любом случае разница между ними незначительна. Они ведут себя сходным образом и применяются примерно в одинаковых областях. В некоторых сферах применения они приносят ощутимую пользу. Редкоземельные элементы широко, хотя и достаточно экономно используются в муравлении керамики, во флуоресцентных лампах, в телеэкранах, лазерах, сплавах и огнеупорных материалах. Но в большинстве случаев не имеет принципиального значения, какой конкретно из них выбрать, и потому выбор, как правило, совершается почти произвольно. Хотя, конечно, не всегда. В ряде случаев какой-то один из них демонстрирует определенные преимущества над всеми остальными.

Если вы возьмете банкноту в 5 евро и подержите ее под ультрафиолетовым светом, тусклые желтые звезды, которые проступают сквозь классическую арку на лицевой стороне банкноты, внезапно начнут излучать ярко-красное свечение. А на обратной стороне римский трехъярусный мост как будто зависает в призрачно зеленоватом свете над рекой цвета индиго. Специальные чернила, используемые в банкнотах с целью предотвращения подделок, начинают светиться под мощным воздействием ультрафиолета.

Точный состав используемых в данном случае веществ, конечно, хранится в строгой тайне европейскими банками. Тем не менее в 2002 г., буквально через несколько месяцев после того, как евро вошли в оборот, двое голландских химиков решили поразвлечься и провести необычное спектроскопическое исследование. Фреек Суйджвер и Андриес Мейджеринк из Утрехтского университета направили ультрафиолетовый свет на банкноты евро и затем в точности описали те оттенки видимого света, который банкноты стали в результате излучать. На основании проведенного эксперимента ученые заявили, что излучавшийся банкнотами красный свет вызван наличием ионов редкоземельного элемента европия, связанного в комплекс с двумя молекулами ацетоноподобного вещества. Относительно других излучавшихся цветов у них не было такой уверенности, но они предположили, что зеленый цвет может быть вызван присутствием еще более сложных ионов, в которых европий соединен со стронцием, галлием и серой, а голубой – результат соединения европия с окислами бария и алюминия. На этой стадии ученые приостановили свои эксперименты, предупредив других коллег, у которых мог возникнуть соблазн последовать их примеру, что «любые исследования причин, вызывающих свечение банкнот евро, могут рассматриваться как нарушение закона».

Однако раскрытие такого, в общем, незначительного секрета не приближает нас к сути. Ведь на самом деле реальный интерес представляет то, почему из множества различных чернил с подобными характеристиками были выбраны именно чернила, основанные на европии. В конце концов, за всем этим стоит политическое решение: банкнота, выпущенная от имени Европейского союза, должна содержать в себе химический элемент, получивший свое название в честь той же самой идеи.

Металл европий по мягкости сравним со свинцом, и его приходится хранить в масле, поскольку на воздухе он самовозгорается. Европий – самый химически активный из всех редкоземельных элементов, и из-за его тенденции вступать в достаточно устойчивые связи с другими элементами он был открыт одним из последних во всей группе.

В Париже эпохи модерна Эжен Анатоль Демарсе заподозрил, что имеющиеся у него образцы самария и гадолиния – ближайших соседей европия по периодической таблице, открытых примерно за десятилетие до того, – могут содержать некие примеси. Демарсе был сухопарым мрачного вида человеком, самой привлекательной чертой во внешности которого были роскошные усы. Он начинал карьеру у известного французского парфюмера, но вскоре ушел от него и прославился как специалист в спектроскопическом анализе. По свидетельству одного современника, он мог «читать» спектр вещества, как «партитуру оперы». (Некоторое время спустя после описываемых событий его посещала чета Кюри с целью подтвердить свое открытие полония и радия.) Начиная с 1896 г., Демарсе начал получать соли из образцов самария и гадолиния, и в дальнейшем посредством утомительного изматывающего процесса кристаллизации он смог выделить новую соль, в которой с каждым новым экспериментом обнаруживалось все больше нового вещества. К 1901 г. он собрал достаточно сведений для подтверждения своего подозрения об открытии нового элемента.

Демарсе назвал открытый им элемент в честь всего континента Европы, но, по-видимому, не оставил никаких объяснений своего выбора. Его решение шло наперекор тогдашней тенденции называть новооткрытые элементы в честь отдельных государств. Незадолго до того Мосандер в Стокгольме и ряд сотрудников Уппсальского университета сделали все, что в их силах, чтобы новые элементы получали названия в честь различных местностей на территории Швеции. Галлий был назван в 1875 г. в честь Франции, германий – в честь Германии в 1886 г. Самым близким по времени к открытию Демарсе было открытие супругами Кюри полония в 1898 г., в котором он принимал определенное участие. Возможно, именно этот националистический пыл и заставил Демарсе принять совершенно иное решение.

В Европе 1901 г. многие обладавшие даром предвидения уже начинали подозревать, что национальным государствам рано или поздно придет конец, и во главе названной тенденции стояли французы. Первым о «Соединенных Штатах Европы» заговорил в 1848 г. Виктор Гюго. Бретонский философ Эрнест Ренан осмелился в своей знаменитой лекции, прочитанной в 1882 г. в Сорбонне, задать вопрос: «Что есть нация?» и высказать предположение, что «по всей вероятности, им [нациям] на смену придет Всеевропейская конфедерация». Этот космополитический дух чувствовался и на Всемирной выставке в Париже в 1900 г., которую посетили более 50 миллионов человек, пришедших посмотреть на продукцию, представленную 40 народами со всех континентов. Среди экспонатов выставки были и образцы недавно открытых редкоземельных элементов.