Текст книги "Великие химики. Том 1"

Автор книги: К. Манолов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 23 (всего у книги 25 страниц)

– В сущности начало всему положили исследования Эрстеда, – продолжал Вёлер. – Еще в 1824 году он, восстановив хлорид алюминия амальгамой калия, после отгонки ртути получил серый металлический порошок. И лишь позже, по его просьбе,я принялся за усовершенствование этого метода.

– И все-таки современный метод получения алюминия своим появлением обязан вам, – настаивал Девилль.

– Без вашей упорной работы он остался бы только научным фактом, коллега. Впрочем, оставим это, лучше покажите мне свою лабораторию.

Лаборатория Девилля слыла одной из самых современных не только в Париже, но и во всей Европе. Все выдающиеся химики того времени поддерживали тесные контакты с Анри Сент-Клер Девпллем. В его лаборатории часто делались открытия. Поскольку публикация научных статей требовала довольно длительного времени, Девилль каждую неделю докладывал о своих достижениях научной общественности. По воскресеньям, рано утром, все сотрудники приходили в лабораторию, чтобы привести ее в порядок. Они мыли пол, загрязненный шлаком и золой, чистили рабочие столы, расставляли на них полученные в течение недели вещества. Когда к десяти часам утра двери лаборатории открывались, она становилась похожей скорее на учебную аудиторию. Студенты, бывшие ученики Девилля, профессора, академики – химики, математики, философы, просто любители науки – все торопились занять в ней места, чтобы услышать сообщения о последних достижениях Девилля.

Вёлер знал об этих интересных заседаниях по своим прежним посещениям Парижа, но теперь он имел возможность посетить лабораторию внеочередно и подробно побеседовать об исследовательской работе Девилля.

Они вошли в лабораторию, когда в ней, как всегда, кипела работа. Сотрудники Девилля трудились буквально в поте лица. Шум насосов, подающих кислород, и грохот печей создавали впечатление, будто это кратер вулкана, где вот-вот начнется извержение.

Девилль подвел Вёлера к высокому молодому человеку, укреплявшему графитовое блюдо над раскаленной печью. По его лицу текли крупные капли пота.

– Хочу представить вам одного из моих сотрудников. Это Анри Жюль Дебре.

Дебре выпрямился, вытер замасленные руки тряпкой и поздоровался.

– Мне известно, что вы работаете над методом очистки платины, – сказал Вёлер. – Вы разрешите присутствовать мне при разливке металла?

– Если бы вы смогли задержаться еще на полчаса, то я был бы искренне рад показать вам эту операцию, – ответил Дебре.

– Ну конечно! Вы же знаете, что, кроме вас, никто еще не смог добиться таких высоких температур! Мне это очень интересно.

– Здесь температура около 1800°, – сказал Девилль. – Пройдем теперь к другой печи. Имею честь представить вам Анри Луи Мориса Карона. Надеюсь, что эта наша работа также привлечет ваше внимание. Ведь вы занимались минералообразованием, не так ли? Высокая температура благоприятствует кристаллизационным процессам. Нам с Кароном до известной степени удалось добиться контроля над ними. Расплавить окись алюминия невозможно; это вы знаете из вашей практики. Но при известных условиях и в присутствии разнообразных примесей она плавится и потом выкристаллизовывается, образуя прекрасные рубины и сапфиры.

Девилль попросил сотрудника принести ящичек с драгоценными камнями. На стол высыпалась разноцветная груда самых разнообразных камней – красных рубинов, синих сапфиров, темно-коричневых полупрозрачных цирконов… Вёлер долго любовался ими.

– Вы в самом деле соперничаете с природой! – сказал он с восхищением.

– Мы скорее пытаемся подражать ей, – шутливо ответил; Девилль. – Теперь мы уже знаем условия, при которых образуются эти красивые камни.

– И многие другие минералы, – добавил Карон. – Вот, в этой коробочке хранится полученный нами апатит. Он очень похож на природный.

– Если мы расплавляем смесь аморфного фосфата кальция, и фторида кальция, образуется фторапатит, – сказал Девилль. – Если вместо фторида к фосфату добавить хлорид кальция, получается хлорапатит. Мы получили и другие фосфатные минералы, которые очень редко встречаются в природе.

– Вот это фосфат магния, а это фосфат железа, – сказал Карон, подавая два блюда с мелкими блестящими образцами полученных минералов.

– Удивительно! – воскликнул Вёлер. – Ваши высокотемпературные печи дают вам поистине неограниченные возможности для синтеза минералов. А что за синтез вы проводите теперь?

– В настоящее время мы несколько отошли от проблемы получения минералов, – сказал Девилль. – Успехи в производстве алюминия заставили нас искать пути для получения других металлов в чистом виде. Вы знаете, что еще в 1829 году Бусси получил металлический магний, применив ваш метод восстановления хлорида магния калием. Мы заменили калий натрием, поскольку с натрием реакция протекает более спокойно, и теперь предприятия производят значительные количества этого легкого металла.

– Мы пытаемся усовершенствовать метод, – вмешался Карон. – Присутствие фторида кальция благоприятствует реакции, так как реакционная смесь плавится при более низкой температуре.

– Полагаю, что вы уже занимались изучением свойств магния? – спросил Вёлер. – Ведь мы до сих пор почти ничего не знаем о нем.

– Отчасти, – ответил Девилль. – Самое интересное то, что и магний, подобно калию и натрию, горит на воздухе. Впрочем, вы можете в этом сами убедиться.

Девилль взял железной ложкой небольшой кусочек сероватого металла и внес в открытую печь. Магний воспламенился, и ослепительно белый свет залил всю лабораторию. Вёлер прикрыл глаза рукой.

– Будто в лаборатории вспыхнуло солнце!

– Да, действительно, свет очень сильный, – сказал Девилль. – Многие свойства элемента все еще не установлены: ведь он не получен в абсолютно чистом виде. Для этого требуются новые исследования.

– Как раз об этом думал и я, – сказал Вёлер. – Возьмите, например, такой элемент, как бор. Сколько лет прошло с того времени, когда Гей-Люссак и Тенар получили его впервые. Мне кажется, что в условиях, в которых им приходилось работать, бор получался загрязненным и многие его свойства все еще точно не определены. Теперь, при наличии дешевого натрия, пришло, наконец, время вернуться к этим исследованиям и путем восстановления окиси бора получить более чистый бор.

– Прекрасная идея. Если хотите, мы можем провести эту работу совместно.

Предложение о восстановлении окиси бора натрием оказалось очень плодотворным: Вёлер и Девилль получили чистый аморфный бор в виде тонкого коричневого порошка. Они установили многие не известные до тех пор свойства этого элемента.

Особое внимание они обратили на способность бора гореть в атмосфере чистого азота. Полученный при этом процессе продукт представлял собой нитрид бора. Кроме опытов по восстановлению с помощью натрия, они сделали попытку провести восстановление алюминием, однако смесь окиси бора и порошкообразного алюминия оказалась инертной. Смесь нагрели настолько, что окись бора расплавилась и содержимое тигля превратилось в густую массу, но тем не менее реакция не шла. Температуру продолжали повышать дальше, и вдруг смесь в тигле стала потрескивать, на поверхности появились искорки, а стенки тигля стали раскаляться от выделившегося тепла. Температура повысилась еще больше, и непрореагировавший порошок алюминия расплавился. Немного спустя реакция прекратилась и раскаленный докрасна тигель стал медленно темнеть. Девилль высыпал его содержимое на фарфоровую плитку. Вёлер удалил белый порошок окиси алюминия, и открылась поверхность уже остывшего слитка алюминия. Коричневого порошка бора в тигле не было.

– Невозможно, чтобы бор не выделился, – сказал Девилль, продолжая рассматривать белый порошок.

– Если образовалась окись алюминия, должен получиться и бор, – заметил Вёлер.

– Может быть, бор соединился с избыточным алюминием?

– Ответ нам даст анализ. Надо растворить алюминий и проанализировать образовавшийся раствор.

Вёлер опустил кусочек алюминия в стакан с соляной кислотой. Когда реакция закончилась, на дне стакана собралось несколько черных блестящих кристалликов, не растворявшихся в кислоте. Вскоре ученые убедились, что они получили новую аллотропическую форму бора – кристаллический бор[451]451
  Кристаллическое состояние – обычное состояние бора; по твердости он занимает второе место после алмаза; аморфный бор образуется при определенных условиях. – Прим. ред.


[Закрыть]. Эти маленькие блестящие кристаллики соперничали по твердости и блеску с самым твердым минералом – алмазом.

Сотрудничество ученых привело «еще одному значительному открытию. Им удалось получить в чистом виде и элемент титан[452]452
  Электролитически чистый титан впервые получен в 1895 г. А. Муассаном, а затем в 1910 г. Хёнтером. Участие Девилля в получении чистого титана в трудах историков химии не зарегистрировано. См.: Фигуровский Н. А., ук. соч., с. 127–128; Меншуткин Б. Н. Курс общей химии. – Л.: Госхимтехиздат, 1933, с. 413; Бескин А. Л. Титан. – В кн.: Крицман В. А., ук. соч., Ч. II, с. 235–243.


[Закрыть]. Вёлер знал по своим прежним исследованиям, что титан обладает весьма значительной реакционной способностью. Он очень легко связывается с азотом, образуя нитрид, поэтому все опыты по его получению он проводил в атмосфере водорода. Восстановление расплавленного фтортитаната калия параминатрия привело «получению чистого металла. Прежде пытались получить его и Берцелиус, и Уолластон, и Вёлер, но вместо металла образовывался нитрид, ошибочно принимаемый ими за металл. Чистый титан был очень похож на железо. Как и железо, он растворялся в соляной кислоте, образуя раствор хлорида титана.

Плодотворная деятельность Девилля в области металлургии принесла ему славу непревзойденного специалиста. Во время одного из регулярных воскресных собраний в его лаборатории среди посетителей появился высокий, статный незнакомец. Он с интересом рассматривал печи, тигли, изготовленные из графита, магнезита и окиси кальция. Когда посетители разошлись и лаборатория опустела, он подошел к Девиллю и сказал:

– Я русский, и к вам по поручению государя.

– Чем обязан этой чести?

– В царской казне хранится много отходов платины, оставшейся после чеканки монет. Кроме того, там хранятся руды, богатые платиной. Существует мнение, что извлечение платины из этих материалов известными методами невозможно[453]453
  В начале 20-х годов XIX в. на Урале были открыты месторождения платиновой руды. 1825 г. считается годом начала промышленной добычи платины. Русские ученые и инженеры с успехом исследовали платину и искали способы ее практического использования. Уральский инженер A. Н. Архипов (1785–1840) первым изготовил изделия из платины. Член-корреспондент Петербургской Академии наук П. Г. Соболевский (1782–1841) со своими сотрудниками нашел оригинальный способ химико-металлургической обработки платины в Соединенной лаборатории Горного кадетского корпуса (ныне Ленинградского горного института им. Г. В. Плеханова). Кроме платины Соболевский, по мнению академика B. И. Вернадского, открыл осмистый иридий. Наряду с изучением платины в России (которое привело к открытию К. К. Клаусом нового элемента – рутения) открытие Соболевского вызвало большой интерес за границей, где платину изучали Дэви, Берцелиус, Уолластон, Гумбольдт и др. Возможность обработки платины по способу Соболевского привела й решению русского правительства приступить к чеканке платиновых монет, которая продолжалась с 1828 по 1844 г. После применения Сент-Клер Девиллем для плавления платины кислородно-водородного пламени в 60-х годах XIX в. изготовление платиновых изделий по методу Соболевского было прекращено (Плоткин С. Я. Петр Григорьевич Соболевский. – М.: Наука, 1966; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 468).


[Закрыть]. Я послан к вам с просьбой о содействии.

– Единственное, что мы можем сделать, – оказал Девилль, – это изучить возможность извлечения платины из ваших материалов здесь, в нашей лаборатории. Этим могу заняться я сам, а также помощник Дебре.

Несколько месяцев спустя в лабораторию Девилля доставили ящики, присланные из России. В них было пятьдесят шесть килограммов платиносодержащих материалов. Девилль и Дебре немедленно приступили к работе. Около четырех месяцев непрерывно проводились процессы, а два ученых работали посменно – один днем, другой ночью.

Когда русский посол в Париже прибыл к ним за полученным металлом, Девилль передал ему 42 кг чистой платины, отлитой в слитки, и один слиток иридия весом 1,8 кг. Несмотря на большое количество обработанных материалов и сложные операции, было потеряно только 120 г благородного металла. Эта работа еще раз подтвердила репутацию Девилля как одного из самых выдающихся специалистов по платиновым металлам.

В последующие годы продолжились опыты по получению металлов в чистом виде. Так, при восстановлении окислов хрома и марганца был применен уголь, полученный из сахара, а кобальт и никель удалось получить термическим разложением их оксалатов.

В высокотемпературных печах удалось провести разложение многих веществ, которые до тех нор считались чрезвычайно стойкими. Под действием высокой температуры происходит распад молекул на более простые частицы. Этот процесс, названный термической диссоциацией, имел чрезвычайно большое значение при определении молекулярных весов газообразных веществ. Метод определения молекулярных весов веществ по Дюма находил ограниченное применение из-за невысокой термостойкости стекла. Чтобы расширить возможности этого метода, Девилль применил фарфоровые сосуды, а нагревание проводил парами кипящих серы, ртути, кадмия или цинка. Таким образом, ему удалось провести измерения при 1000°, а в некоторых случаях даже при 1200°С.

Результаты оказались весьма неожиданными. Молекулярный вес хлорида алюминия, определенный при 500°, был около 272, а при 1000° – около 136. Подобные же результаты были получены и для ряда других веществ.

Ошибок во время измерений быть не могло, так как помощник Девилля Трост проводил все эксперименты с исключительной точностью, и тем не менее величины молекулярного веса зависели от температуры. Чем выше была температура, при которой проводили измерение, тем меньше оказывалось полученное значение.

На основе этих данных Девилль сделал вывод: при высоких температурах молекулы распадаются – протекает термическая диссоциация[454]454
  О открытии Девиллем термической диссоциации (1857 г.) см.: Соловьев Ю. И. Очеркп по истории физической химии. – М.: Наука, 1964, с. 210.


[Закрыть].

Некоторые ученые встретили этот вывод с недоверием, но вскоре они изменили свое мнение, так как доводы ученого были неоспоримы.

Многие научные общества избрали Девилля своим почетным членом[455]455
  В 1869 г. Сент-Клер Девилль был избран членом-корреспондентом Петербургской Академии наук.


[Закрыть], выразив таким образом признание его научных достижений. В 1861 году он стал членом Парижской Академии наук. За шесть лет до этого, в 1855 году, во время одной из бесед он узнал, что Дюма намеревался выдвинуть его в члены Академии за создание промышленного метода производства алюминия. Девилль всячески противился этому решению: он считал неэтичным для себя стать членом Академии раньше брата: Шарль Девилль сделал значительный вклад в геологию и, как полагал Анри, должен был раньше его стать членом такого уважаемого всеми научного учреждения Франции.

Только после того, как Шарль был избран в члены Академии, Анри Девилль дал свое согласие. Братья Девилль, как и прежде, тепло относились друг к другу. Они дружили семьями. У Анри было пятеро сыновей, а у Шарля – четыре дочери.

– Видимо, в старости у меня будет дочь, а у тебя сын, – частенько шутил Анри.

– Ты имеешь в виду Анриетту? – спросил Шарль.

– Отношения между моим сыном и ею совсем не похожи на родственную привязанность кузена к кузине, Шарль. Кажется, Этьенн влюблен в твою дочь.

– Как видно, нам придется готовиться к свадьбе, дорогой мой.

Свадьба Этьенна и Анриетты еще больше сблизила обе семьи: совместные поездки во время летних каникул, общие семейные торжества – все было проникнуто взаимной любовью и согласием.

Большая дружба связывала Анри Сент-Клер Девилля с Луи Пастером[456]456
  Луи Пастер (1822–1895) – французский микробиолог и химик. Его работы в области молекулярной дисимметрии принесли ему широкую известность среди химиков. Изучение явления брожения он проводил с иных позиций, чем Митчерлих, Берцелиус и Либих – сторонники химической природы брожения. Пастер опроверг химическую трактовку сущности брожения и установил, что брожение – результат проявления жизнедеятельности живых организмов. Он опроверг и теорию самопроизвольного зарождения микроорганизмов, подтвердил микробную теорию инфекционных заболеваний и создал учение об иммунитете. О Пастере см.: Биографический словарь, ук. соч., т. 2, с. 110–111; Омелянский В. Л. Луи Пастер. – Петроград, 1922; Валлери-Радо Р. Жизнь Пастера. Пер. с франц. – М.: ИЛ, 1950; Завадовский М. М. Л. Пастер. – М.: Мол. гвардия,. 1934 – (ЖЗЛ); Яновская М. И. Пастер. – М.: Мол. гвардия, I960. – (ЖЗЛ); Лебедева М. Н. Луи Пастер. – М.: Медицина, 1974; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 383–384.


[Закрыть]. По какому-то странному стечению обстоятельств Девилль, окончивший медицинский факультет, преподавал химию в «Эколь Нормаль», а его коллега, Луи Пастер, окончивший химический факультет, преподавал биологию. Оба ученых часто проводили время вместе, беседуя о своих открытиях, о планах на будущее. Обширные познания в химии и в медицине очень сблизили их.

Основной проблемой, которой в то время занимался Девилль, была термическая диссоциация. Этот вопрос волновал почти всех ученых, часто приглашавших Девилля выступить с лекциями перед членами научных обществ. Такие лекции состоялись в 1859 и 1860 году в Женеве, а в 1864 году – в Париже. Специально для своих публичных выступлений Девилль сконструировал прибор, с помощью которого мог просто и наглядно демонстрировать термическое разложение воды.

– Попытки объяснить этот процесс разложения делались и до меня, – рассказывал он Пастеру, – но все они были неудачными. Причина неудач заключалась в том, что полученные при разложении воды водород и кислород не разделялись. При медленном охлаждении смеси газы вновь взаимодействовали, поэтому из трубки выходил только водяной пар. Все ученые считали, что вода при нагревании не разлагается.

– А в чем состоит преимущество твоей установки?

– Я использую открытие Томаса Грэма, заключающееся в том, что легкие газы проходят с большой скоростью через пористую перегородку. Для этой цели я пропускаю водяной пар через пористую трубку, нагретую докрасна. Вода термически разлагается на водород и кислород, но через поры проходит только водород, а в трубке остается неразложившийся пар и кислород, который собирается в стеклянном цилиндре.

– Но в своем докладе ты сказал, что получаешь гремучую смесь, а не кислород.

– Да. Это та«, потому что пористая трубка вставлена в другую, более широкую и не пористую, чтобы собрать водород. Если после охлаждения оба газа отвести в общий сосуд, получается смесь водорода и кислорода, то есть гремучий газ.

– Эксперимент остроумный и убедительный.

– Да, Луи, убедительный. Можно с уверенностью сказать, что все вещества при высокой температуре разлагаются. Нужно только их нагреть до определенной температуры.

– Вероятно, ты прав, но в земных условиях вряд ли это может быть доказано.

Почему только в земных? Ведь в нашем распоряжении данные и для Вселенной. Что показывают спектральные исследования Солнца? Фраунгофер открыл в спектре Солнца линии, соответствующие линиям спектров атомов известных элементов. Не означает ли это, что при такой высокой температуре не могут существовать молекулы? А что произошло бы с атомами, если их нагреть до нескольких миллионов градусов? Кто гарантирует нам, что при такой высокой температуре атомы водорода не распадутся на две более простые частицы, из которых, предположим, они состоят.

– Мысли твои логичны, и я полностью поддерживаю их. Нужна смелость, дорогой Анри. Новые идеи, которые выдвигает исследователь, нуждаются в героической защите, в пламенной пропаганде. – Пастер задумался. – Я никогда не забуду историю оптической изомерии.

– Как же, как же, помню… Я жил тогда в Безансоне. Ты мне об этом не рассказывал, а очень хотелось бы услышать это от тебя лично.

– Все началось со статьи Митчерлиха, в которой он сообщил, что паравинная[457] 457
  Так называли рацемическую (оптически неактивную) винную кислоту.


[Закрыть]и винная кислоты обладают совершенно сходными химическими и физическими свойствами, одинаковыми кристаллическими формами, но раствор паравинной кислоты оптически не активен, в то время как раствор винной кислоты вращает плоскость поляризации вправо. Я позволил себе не согласиться с этим сообщением. Если вещества сходны, то не может быть разницы даже в одном свойстве. Я приготовил кристаллы двух веществ и стал изучать их. Форма их кристаллов действительно была одинакова, но в этом скрывалось кое-что весьма необычное, чего не заметил Митчерлих. Если кристаллы установить вершиной вверх, то у кристаллов винной кислоты наклонная грань находится с правой стороны, а у паравинной кислоты у одних кристаллов наклонная грань находится оправа, а у других является зеркальным отображением. Их наклонная грань находилась с левой стороны. Я отделил левые кристаллы от правых пинцетом. Знаешь, что произошло дальше? Раствор левых кристаллов оказался оптически левовращающим, а правых – правовращающим. Сообщение об этом вызвало большую сенсацию, и все-таки многие сомневались в моих результатах, поэтому назначили комиссию, которая должна была проверить их достоверность.

– Насколько я помню, председателем этой комиссии был Доминик Франсуа Араго.

– Да, – сказал Пастер и продолжал: – Он принес банку винной кислоты, и я приготовил на глазах у членов комиссии раствор, который оставили для кристаллизации. Араго поместил его в шкаф и взял ключ с собой. Через десять дней комиссия собралась снова. Я отфильтровал кристаллы и положил их на стол. Араго сел напротив меня. Вооруженный линзой и пинцетом, я отбирал кристаллик к кристаллику и помещал левые кристаллы со стороны его левой руки, а правые – со стороны правой. Когда я приготовил растворы, он лично измерил угол вращения плоскости поляризации. Никто больше не сомневался в моих утверждениях. Ко мне подошел профессор физики Ж. Био и обнял. «Мое дорогое дитя, – сказал он. – Я всю жизнь любил науку, но такую радость, такое сердечное волнение я испытываю впервые в жизни».

Пастер погрузился в воспоминания:

– Да, мой друг. Тогда я действительно был молодым человеком. С тех пор прошло уже двадцать лет, многое изменилось…

– Дорогой Луи, – сказал Девилль, – нередко случается, что начинаешь с одного, а потом идешь в совершенно ином направлении.

Спустя несколько месяцев после этого разговора Пастера постигло большое несчастье: его парализовало. Он неподвижно лежал в постели.

– Я не жалею себя, – сказал он Девиллю, – жаль лишь работу – она останется незаконченной.

– Ты не прав, – успокаивал его Девилль – Ты будешь жить еще долго: ведь тебе всего лишь 46 лет. Запомни мои слова: ты переживешь меня и даже скажешь прощальное слово на моей могиле.

Пастер горько улыбнулся.

Слова Девилля оказались пророческими. Здоровье Пастера постепенно восстановилось.

Девилль продолжал изучать термическую диссоциацию, ее связь с аллотропическими превращениями веществ и другие проблемы. Экспериментальные исследования проводили его ученики Трост и Отфель. Но спокойный ход работы ученого был нарушен внезапной смертью Шарля. Девилль безутешно рыдал над гробом любимого брата. Потеря Шарля была тяжелым ударом для Анри Девилля. Теперь он жил с постоянной мыслью о близкой кончине. Девилль стал нервным, он беспокоился о будущем своих детей, мечтал оставить им состояние, чтобы они могли спокойно устроиться в жизни, но чувствовал, что дни его сочтены. Этот страх перед близким концом расшатывал его здоровье, он постоянно требовал врачей.

И смерть не пощадила ученого. Он умер 1 июля 1881 года в деревне Бюлон сюр Сен, недалеко от Парижа. Похоронили его, как он завещал, рядом с могилой брата. Как он и предсказал когда-то, надгробную речь на его могиле произнес Луи Пастер.