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

Возможно, именно это сходство и послужило вдохновляющей причиной для другого эксперимента с сурьмой. В 1650 г. некий Николя Лефевр, химик-демонстратор в Жарден дю Руа в Париже, решил для просвещения юного короля Людовика XIV, тогда еще глубокомысленного 11-летнего мальчугана, провести опыт с «Солнечным Обжигом Сурьмы» с помощью «Волшебного Небесного Огня, извлеченного из Солнечных Лучей посредством преломляющего, или зажигательного стекла». Лефевр навел солнечные лучи на «Стеллят, или звездный Регулус» и показал, что продукт реакции весит больше той сурьмы, с которой он начинал свой эксперимент. Возможно, антимонитовая звезда заронила в воображение Людовика идею главного символа длительного периода его правления в качестве Короля-Солнца. Так это было или нет, но сам эксперимент стал значительной вехой в истории современной химии, так как продемонстрировал использование научного метода там, где до той поры царствовал алхимический обскурантизм, и стал свидетельством зарождавшегося осознания того, что сам воздух состоит из химических элементов.

В самом начале своей химической одиссеи я разложил перед собой карту мира и отметил на ней те места, в которых были открыты элементы. У меня получилась очень странная карта. Кроме цинка и платины, которые были обнаружены без помощи западной науки – в Индии первый и в Америке второй, все остальные точки приходятся на Европу. Группа точек окружает Беркли, штат Калифорния, здесь после открытия процессов деления атомного ядра были искусственно синтезированы элементы тяжелее урана. Еще одна гроздь точек располагается у Дубны к северу от Москвы, там также было синтезировано несколько элементов.

На карте Европы имеется еще несколько подобных «активных» районов, относящихся к более раннему времени: Лондон, благодаря многочисленным открытиям Деви и Рамзая, и Париж, который может похвастаться 12 обнаруженными там элементами. Отмечены на моей карте также Берлин, Женева и Эдинбург. Но больше всего точек после Лондона и Парижа насчитывает Швеция. Одно их скопление располагается в старом университетском городе Уппсале, другое – в самой столице Швеции – Стокгольме. На счету шведской науки открытие по меньшей мере 19 элементов, более одной пятой всех встречающихся в природе. Многие из них носят названия тех мест, в которых были обнаружены (иттрий, эрбий, тербий и иттербий названы в честь шахты в Иттербю; гольмий назван в честь самого Стокгольма), или более или менее романтических образов Скандинавии (скандий, тулий).

В старой Европе элементы часто называли в честь тех мест, которые были связаны с их открытием. Стронций, кстати, – единственный элемент, названный в честь местности на Британских островах – Строншиана в Шотландии. В Соединенных Штатах все, как правило, происходило наоборот. Там накопление химических познаний предшествовало продвижению на Запад в стремлении осваивать богатства диких просторов. Золотые Холмы и Серебряные Озера Америки – вовсе не пустые поэтические метафоры. В них запечатлена непосредственная связь с землей, в которую авантюристы заколачивали стойки своих палаток, и надежда на то, что названные драгоценные металлы будут в конечном итоге в ней обнаружены. Помимо золота и серебра, десяток других элементов вошел в названия населенных пунктов: от железа, в честь которого получили свои наименования поселения в штатах Миссури и Юта, и свинца (Ледвиль в Колорадо), меди (Медный Центр на Аляске) до таких удивительных названий, как Сульфур (Сера) в Оклахоме, Кобальт в Айдахо, Сурьма в Юте и Борон в Калифорнии.

Но почему именно Швеция занимает такое важное место в истории открытия элементов? Одной из главнейших моих целей в ходе написания этой книги было показать, что мы знакомимся со многими элементами благодаря нашей культуре, никогда не заходя в химическую лабораторию. Неон и натрий известны нам посредством своего света, йод благодаря его роли в домашних аптечках, хром – из-за его дешевого блеска. Другие, такие как сера, мышьяк и плутоний, больше знакомы нам по многочисленным историям. Элементы, которые нашли в Швеции, не входят ни в ту ни в другую категорию. Среди них металлы, марганец и молибден, и немалое число элементов, имеющих общее наименование «редкоземельных» – группа элементов, которые получили свои названия непосредственно в честь различных мест в Швеции. Они не оставили особого следа в истории человеческой культуры, ни плохого, ни хорошего. И тем не менее с ними также связаны определенные культурные ассоциации. И как видно из их топонимии, названные ассоциации уходят довольно глубоко. Париж и Лондон дали миру новые элементы благодаря тому, что они были крупнейшими центрами интеллектуальной жизни. В Беркли и Дубне было установлено специальное оборудование, с помощью которого были синтезированы тяжелые элементы, следующие в периодической таблице за ураном. Но в случае со Швецией логика очень проста – ее элементы появились из самой шведской земли.

С тем, чтобы побольше узнать об этом плодородном чреве элементов и о тех ученых, которые выступили для них в роли повивальных бабок, я решил сам съездить в Швецию. Мне хотелось понять, как так получилось, что два города на самом краю Европы – один из них вообще расположен в глубокой провинции – на протяжении полутора столетий опережали Лондон и Париж в погоне за новыми химическими элементами. В первой половине XVII столетия Швеция на короткое время становится крупной сверхдержавой в Северной Европе. Ей удалось подчинить себе Норвегию, Финляндию, отдельные части России, северную Германию и территорию современных Балтийских государств. Не последним фактором, способствовавшим подобному расширению Швеции, были ее обширные запасы железной и медной руд – источник ее военной и экономической мощи. Со временем имперские амбиции уступили место новой и более привлекательной цели – идее о Великой Скандинавии. Но разработки полезных ископаемых продолжались, и именно благодаря им в годы постепенного упадка Швеции как сверхдержавы она внесла тот громадный вклад в периодическую систему элементов, о котором мы говорим. И пока мой самолет летит над озерами и лесами по направлению к Стокгольму, я размышляю над историей страны и над тем, как ее особенности отразились на открытии новых элементов: с каждым следующим открытием их названия становились все менее локальными, от иттрия в 1794 г. до скандия в 1879 г.

В Стокгольме я познакомился с Ялмаром Форсом, молодым историком химии с редкой светлой бородкой, любезно согласившимся показать мне несколько научных достопримечательностей. Мы начали со Сторторгета. Это слово означает большую «площадь», на самом же деле Сторторгет – маленькая площадь, расположенная на крошечном пространстве Стадсхольмен, старом городе Стокгольма. На одной из сторон площади внимание привлекает старинный купеческий дом красного цвета с барочными фронтонами и псалмом, высеченным на каменной табличке над входом. Именно здесь Карл Шееле, чуть было не ставший первооткрывателем кислорода и хлора, около 1768 г. работал аптекарем. Наша следующая остановка – государственный монетный двор, расположенный на набережной непосредственно рядом с Королевским дворцом. Здесь в 1735 г. Георг Брандт, попечитель монетного двора, обнародовал свое предположение, что синий цвет смальтовой руды, побочного продукта, получаемого в ходе разработок медных копей, может послужить ключом к открытию нового элемента. Совет Шахт, находившийся на монетном дворе, отвечал за анализ структуры минералов, и именно благодаря ему здесь возникла первая химическая лаборатория в Швеции задолго до появления исследовательских центров в Уппсале и где бы то ни было еще. К тому времени, когда в нее пришел Брандт, лаборатория существовала уже очень давно и успела прийти в упадок, так что он вынужден был заняться ее модернизацией. Однако особых благодарностей за свои труды Брандт не услышал. Он был рационалистом, а его начальники были розенкрейцерами, не склонными отказываться от своих взглядов. Со временем, однако, Брандту удалось получить больший контроль над ситуацией и к его прогрессивным взглядам стали прислушиваться более внимательно. Последние годы своей деятельности в лаборатории он много времени и энергии посвящал опровержению заявлений множества самых разных шарлатанов о превращении серебра и других металлов в золото. Целых семь лет ушло у него на получение первого образца кобальта. По словам Ялмара, это было первое в прямом смысле слова современное открытие химического элемента, то есть впервые оно было подкреплено солидной химической теорией, а не магическими заклинаниями алхимии.