Текст книги "Великие химики. В 2-х томах. Т. 1."

Автор книги: Калоян Манолов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 25 страниц)

Бертолле обязан был контролировать добычу селитры и соды из соляных озер, расположенных на юго-западе от Каира. Дорога туда тянулась вначале через плодородные земли, а потом уходила в пустыню. кое-как устроившись между горбами верблюда, в широкополой шляпе Бертолле изнемогал от жары. Караван двигался медленно, позади остался оазис Эль-Файюм, прохладное озеро Биркет-эль-Карун… Проводник вел караван все дальше в пустыню. Жара становилась невыносимой, воздух – сухим и удушливым. Они приближались к бескрайней Ливийской пустыне. Там, где-то за горизонтом, раскинулся оазис Бахария. Ученый хотел собственными глазами увидеть, как из тамошних соляных озер добывается сода.

Всю неделю длилось мучительное путешествие. Наконец они прибыли к цели. Соляные озера ослепительно сверкали на солнце, их берега окаймляла узкая белая полоса – сода, которая кристаллизовалась тут же на берегу. Худые, изможденные чернокожие сгребали белый порошок и насыпали его в мешки. Караван должен был доставить этот ценный груз в Александрийский порт, а оттуда его отправляли во Францию. Лица измученных негров говорили о беспредельном человеческом страдании. Кожа на их руках и ногах потрескалась: ее непрерывно разъедала сода. Тяжким был труд их и горьким.

Бертолле с трудом переносил палящее солнце, однако неразрешенных вопросов было слишком много, и он, не обращая внимания на изнурительную жару, сосредоточенно анализировал процесс кристаллизации соды. Бертолле все еще не мог уяснить для себя, почему в некоторых мешках кристаллики выглядели более прозрачными и содержали больше воды (это отчетливо показывал анализ), а в других они были непрозрачными и походили скорее на тертый мел. Такие кристаллы почти не содержали воды. Он выделил участок на берегу и распорядился, чтобы никто в этом месте соду не собирал. Бертолле внимательно наблюдал процессы образования соды, которой изо дня в день становилось все больше. Он немало удивился, когда заметил, что вид кристаллов зависит от места их образования. Те, что соприкасались с водой, были прозрачными; другие, оставшиеся лежать на горячем песке, постепенно растрескивались и становились непрозрачными.

– Для образования соды, видимо, имеет немаловажное значение количество исходных веществ, – рассуждал Бертолле. – Чем ближе к воде, тем больше воды содержит сода. На горячем сухом песке воды нет, поэтому там образуется почти безводная сода[230]230
  На основе наблюдений над процессами и условиями образования» соды в соляных озерах Египта Бертолле пришел к новым взглядам о» химическом сродстве. В его докладе, прочитанном в Египетском институте в Каире в 1799 г., «Исследование законов химического сродства» впервые содержалось утверждение о том, что направление химических реакций определяется массой и другими физическими силами: сцеплением, летучестью, растворимостью, упругостью. Считая химию частью прикладной механики, Бертолле полагал, что химическими соединениями руководят законы ньютоновской механики и что сила химического сродства однородна с гравитацией. Отсюда он делал вывод о том, что химическое «родство пропорционально массам реагирующих веществ. Как считал Бертолле, чем большее количество вещества участвует в реакции, тем сильнее его действие. Он ввел даже понятие химической массы, определив его как произведение величины сродства на весовое количество тела (Джуа М., ук. соч., с. 164–165; Соловьев Ю. И. Эволюция основных теоретических проблем химии. – М.: Наука, 1971, с. 99–102; Шептунова 3. И. Химическое соединение и химический индивид: Очерк развития представлений. – М.: Наука, 1972, с. 29–46; Становление химии как науки, ук. соч., с. 90 и сл.). Свое учение о химическом сродстве Бертолле изложил в труде: «Опыт химической статики» (Париж, 1803 г.), где он писал: «Лишь с того времени, как ввели понятие сродства в качестве причины всех соединений, стало возможным рассматривать химию как науку, имеющую общие принципы».


[Закрыть].

Вернувшись в Каир, на заседании Египетского института Бертолле прочитал свой знаменитый доклад о влиянии массы вещества на течение химических реакций. Подкрепив свои доводы результатами наблюдений процесса кристаллизации соды, он высказал утверждение, что вещества не имеют постоянного состава. Исходные продукты соединяются друг с другом в различных соотношениях в зависимости от их количества. (Тогда еще не было известно, что сода может давать два вида кристаллов – кристаллогидрат, содержащий кристаллизационную воду, и безводную соль.) На эту ошибочную мысль навели Бертолле произвольные смеси, образующиеся под действием палящего африканского солнца. В докладе он отметил также, что вещества с определенным составом все-таки могут получаться, причем многократно, если берутся одинаковые соотношения исходных веществ и соблюдаются одинаковые условия. Совершенно противоположное мнение отстаивал Жозеф Луи Пруст, и это явилось причиной знаменитого спора между двумя учеными[231]231
  Бертолле считал растворы химическими соединениями, которые имеют непостоянный состав, различающийся в зависимости от условий получения. Примерами таких соединений, по мнению Бертолле, кроме жидких растворов были металлические сплавы и стекла. Он доказывал, что разница между химическим соединением и раствором состоит только в различных действиях сродства. Свое мнение о непостоянстве состава Бертолле переносил на все другие вещества и только в виде исключения признавал состав некоторых веществ постоянным. Уже в то время такая точка зрения стала вызывать возражения. Но авторитет Бертолле как ученого смущал многих ученых, не позволял им выступить против. Правда, Берцелиус и Гей-Люссак делали попытки найти компромисс между динамизмом Бертолле и атомистикой Дальтона. Против Бертолле выступил французский химик Ж. Л. Пруст, который доказывал несостоятельность теоретических выводов Бертолле. Пруст показал, что если один элемент образует несколько соединений со вторым, то их состав изменяется скачком, тогда как Бертолле думал о постепенном изменении состава. Пруст указал на аналитические ошибки Бертолле. Полемика между Бертолле и Прустом вызвала огромный интерес в ученом мире и продолжалась с 1801 по 1808 г. Она закончилась победой Пруста и утверждением закона постоянства состава, который укрепил атомистические взгляды о химии. О споре Пруста и Бертолле см.: Джуа М., ук. соч., с. 164–166; Кедров Б. М., ук. соч., с. 202–208; Ладенбург А., ук. соч., с. 153.


[Закрыть]. Восемь лет кряду химики, поделившись на два лагеря, держали одни сторону Пруста, другие – Бертолле. В конце концов победу в этом споре одержал Пруст.

^{К. М. Гульдберг (слева) и П. Вааге} 

Постоянно изменяющийся состав, о котором говорил Бертолле, как оказалось, был обязан примесям, возможности образования из нескольких веществ различных смесей. Надо было принять во внимание и влияние массы исходных веществ. Спустя почти шестьдесят лет Гульдберг и Вааге доказали, что масса реагирующих веществ влияет на скорость реакций[232]232
  Идеи Бертолле привлекали внимание ученых последующих поколений. В 1867 г. норвежские химики Като Максимилиан Гульдберг (1836–1902) и Петер Вааге (1833–1900), как и Бертолле, полагали, что химическое действие вещества пропорционально его химически деятельному количеству (в единице пространства). Некоторые историки химии видели в этом возрождение теории Бертолле (Майер Э., ук. соч., с. 427–429). С этим положением, однако, теперь не согласны современные историки химии (Фигуровский Н. А., ук. соч., с. 438). О Гульдберге и Вааге см.: Соловьев Ю. И. Очерки по истории физической химии. – М.: Наука, 1964; Partington J. R., ук. соч., т. 4, с. 588–595.


[Закрыть]. В начале XX века (спустя 100 лет) русский химик Н. С. Курнаков открыл так называемые интерметаллические соединения, не имеющие постоянного состава. Такие соединения образовывали алюминий и магний, свинец и натрий и другие пары металлов. Эти соединения Курнаков назвал бертоллидами в честь Бертолле[233]233
  Развитие химии показало, что победа Пруста была временной. Его спор с Бертолле о том, могут ли химические изменения проходить постепенно (непрерывно) или скачком (прерывисто), не был закончен. Так, Д. И. Менделеев в химической теории растворов на основе атомно-молекулярного учения показал возможность согласования этих точек; зрения. Свое разрешение спор Пруста и Бертолле получил в исследованиях русского академика Николая Семеновича Курнакова (1860–1941) и его учеников в конце XIX в. Этими трудами было убедительно доказано, что состав химического индивида может быть и постоянным, и переменным. В растворах почти всегда бывает непрерывное превращение. Курнаковым и представителями его школы открыты многочисленные соединения, названные дальтонидами (соединения определенного состава, подчиняющиеся закону постоянных и кратных отношений) и бертолливами (соединения переменного состава). Первым соответствуют сингулярные точки, которые характеризуются пологим максимумом на кривой «состав – свойства». Курнаков так писал о споре между Бертолле и Прустом: «В истории химии принято считать, что спор окончился победой Пруста… Но, несомненно, эта победа была лишь временной… В настоящее время совокупность данных физико-химического анализа позволяет с полной уверенностью утверждать, что обе стороны правы в своих утверждениях, но что точка зрения Бертолле является более общей… Как ни странно на первый взгляд, но именно принципу непрерывности отныне суждено защищать незыблемость закона постоянства состава…». О Курнакове см.: Аносов В. Я., Погодин С. А. Основные начала физико-химического анализа. – М. – Л., 1947; Соловьев Ю. И., Звягинцев О. Е. Николай Семенович Курнаков: Жизнь и деятельность. – М.: Изд-во АН СССР, 1960; Николай Семенович Курнаков. – М.: Изд-во АН СССР, 1961. – (Материалы к биобиблиографии ученых СССР. Сер. хим. наук. Вып. 30); Мусабеков Ю. С, Черняк А. Я., ук. соч., с. 72–73


[Закрыть].

Бертолле прожил в Египте два года. В 1800 году по возвращении в Париж его внимание было полностью приковано к дискуссии с Прустом. Однако он продолжал размышлять и о вопросах, связанных со сродством элементов: почему вещества соединяются друг с другом? Какие силы возникают между ними? Было предложено много теорий для объяснения химического сродства, или афинитивности, как часто его называли. Но все они были слишком наивны: иногда даже говорилось о сродстве как о чем-то аналогичном симпатии и ненависти у людей. Бертолле выдвинул свою собственную точку зрения на сродство. Он искал причину соединения элементов в наличии у атомов физических сил. Пусть не очень ясная и недостаточно аргументированная, теория Бертолле послужила значительным толчком к развитию химической мысли.

В то время в лаборатория Бертолле работал Гей-Люссак. Они часто обсуждали результаты проводимых экспериментов и строили новые гипотезы. Бертолле высоко ценил Гей-Люссака – в то время еще совсем молодого ученого. Однажды как-то ночью Бертолле долго не мог заснуть и решил спуститься в лабораторию: он был уверен, что найдет там Гей-Люссака.

– Почему вы не отдыхаете, господин Бертолле?

– Не могу заснуть – один вопрос не дает мне покоя.

– Что за вопрос?

– А вот послушайте. Известно, чтобы сжать газ, надо приложить силу к цилиндру с поршнем. Между частицами газа возникают силы притяжения, и газ занимает меньший объем. Ну, хорошо, а если этот газ соединится с другим газом и образует при этом твердое вещество?

– Разумеется, объем опять уменьшится.

– Вот именно. Значит, и здесь действуют силы притяжения. Но более важно другое – эти силы не являются чем-то необычным. Это те же силы притяжения или отталкивания, о которых говорится в физике.

– По-моему, аналогия удачная. И рассуждения ваши правильны, – задумчиво произнес Гей-Люссак. – Конечно, природа едина, и маловероятно, что химические силы в этом плане исключение. Я уже высказывал предположение, что это адгезионные и когезионные силы.

Бертолле просиял. Это действительно новая идея. Недостаточно совершенная, но все-таки надежней теории и Бюффона[234]234
  Жорж Луи Леклерк де Бюффон (1707–1788) – известный французский натуралист, популяризатор естественной истории. Написал 36-томную «Естественную историю» (1749–1788 гг.), в которой высказал взгляды о единстве растительного и животного мира. О Бюффоне см.: История биологии с древнейших времен до начала XX века. – М.: Наука, 1972; Бернал Дж., ук. соч., с. 357–358.


[Закрыть], и Бургаве, и Гитона де Морво.

Общество в Аркёйе [235]235
  Аркёй – поместье Бертолле близ Парижа, где он поселился в 1807 г. и устроил собственную лабораторию. Здесь же он основал Аркёйское научной общество. Труды этого общества (в трех томах) вышли в 1807, 1809 и 1817 гг. в Париже.


[Закрыть] одобрительно встретило доклад Бертолле.

В поддержку его идеи выступили астроном Пьер Лаплас, физики Жан Био[236]236
  Жан Батист Био (1774–1862) – французский физик, астроном; вместе с Ф. Саваром (1791–1841) открыл «закон Био—Савара», определяющий величину напряженности магнитного поля, создаваемого электрическим током. О. Ж. Б. Био см.: Льоцци М., ук. соч., с 201–210; Храмов Ю. А. Физики: Биографический справочник. – 2-е изд., испр., доп. – М.: Наука, 1983, с. 32.


[Закрыть], Доминик Араго[237]237
  Доминик Франсуа Жан Араго (1786–1853) – французский астроном, физик, блестящий популяризатор науки, политический деятель. Известен трудами по оптике, метеорологии, электромагнетизму, астрономии, физической географии. Об Араго см.: Льоцци М., ук. соч., с. 201–210; Гранин Д. До поезда оставалось три часа. – Л.: Детиздат, 1973, с. 73–105; Колчинский И. Г., Корсунь А. А., Родригес М. Г. Астрономы: Биографический справочник. – Киев: Наукова думка, 1977, с. 16–17; Храмов Ю. А., ук. соч., с. 18.


[Закрыть] и Гей-Люссак.

Организатором и вдохновителем научного общества в Аркёйе был Бертолле. Шли годы, жизнь в Париже становилась для него все более трудной, и наконец он решил обосноваться в своем поместье Аркёйе. Однако жизни без науки он себе и не мыслил. Бертолле оборудовал большую библиотеку, просторные лаборатории и пригласил в Аркёй самых известных ученых. В 1807 году в научное общество вошел наряду с другими всем известный немецкий путешественник и физик Александр Гумбольдт[238]238
  Александр Фрейхерр Вильгельм фон Гумбольдт (Хумбольд) (1769–1859) – немецкий естествоиспытатель, географ и путешественник, ученый-энциклопедист, один из основателей научного страноведения. Вместе с Гей-Люссаком открыл закон кратных объемов смесей газов. О Гумбольдте см.: Биографический словарь деятелей естествознания и техники, ук. соч., Т. I, с. 275–276; Сафонов В. А. Александр Гумбольдт (На горах свободы). – 3-е изд. – М.: Мол. гвардия, 1959.


[Закрыть]. В лабораториях в Аркёйе шла напряженная работа. По вечерам, когда опыты были закончены, ученые собирались обычно у Бертолле побеседовать, обсудить полученные результаты или испросить дружеского совета. Несмотря на возраст, Бертолле работал наравне с другими. Вопросы о химическом сродстве и причинах протекания химических реакций по-прежнему занимали его мысли.

– Совершенно очевидно, что существуют какие-то сложные закономерности, которые проявляются при взаимодействии веществ, – сказал Бертолле.

– И сейчас прилагаются все усилия, чтобы их познать, – поддержал Тенар[239]239
  Луи Жак Тенар (1777–1857) – французский химик, почетный иностранный член Петербургской Академии наук. Получил «тенарову синь», исследовал состав и свойства хлористого этила и сложных эфиров, открыл амины калия и натрия, обнаружил действие света на реакцию соединения хлора с водородом, доказал, что натрий, калий и хлор – элементы, открыл перекись водорода. Широкой известностью пользовался его 4-томный «Элементарный учебник теоретической и практической химии» (1813–1816 гг.). О Тенаре см.: Джуа М., ук. соч., с. 204 и сл.; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 486–487; Становление химии как науки, ук. соч., с. 152 и сл.


[Закрыть], в задумчивости глядя в окно.

– Да, но связь, которая служит причиной соединения атомов, проявляется весьма специфично: некоторые реакции протекают до конца, а при других значительная часть исходных веществ не реагирует.

– Этим обстоятельством объясняется огромное разнообразие химических процессов, – сказал Гей-Люссак, прислушивающийся к их беседе.

– Однако для практики имеют значение в основном те реакции, которые могут протекать до конца, – продолжил свою мысль Бертолле. – Мои исследования показывают, что реакция может проходить до конца, если хотя один из продуктов – газ, малорастворимое вещество или вода.

Это и было по сути дела знаменитое правило Бертолле.

Еще не окончив этих исследований, Бертолле уже строил новые планы экспериментов. Он работал с завидной энергией, но внезапно тяжелая болезнь приковала его к постели. Последние одиннадцать лет жизни он страдал от невыносимых болей, одиннадцать лет боролся со смертью. Умер Бертолле 7 ноября 1822 года в Аркёйе, немного не дожив до своего семидесятичетырехлетия.

ЖОЗЕФ ЛУИ ПРУСТ

(1754–1826)

В детстве Жозеф Пруст, маленький, черноглазый мальчик, был ужасным непоседой и на удивление любознателен[240]240
  Ж. Л. Пруст родился в Анжере (Западная Франция) 26 сентября 1754 г., (но не в 1755 г., как иногда указывают в литературе). См.: Bugge G., ук. соч., с. 350.


[Закрыть]. Кроме шумных игр с товарищами, он очень любил пробираться в аптеку своего отца и рассматривать там банки и пакеты с разнообразными веществами. Аптека господина Луи Пруста была одной из самых крупных в Анжере. Несколько учеников, работая не покладая рук, помогали ему успешно справляться с делами. Малыш Жозеф был в аптеке всеобщим любимцем, и не только потому, что его большие черные глаза источали доброту душевную: всем нравилось, когда он задавал вопросы и разговаривал при этом, как взрослый. В шесть лет Жозеф знал уже многие из химикатов, различал их по цвету банок и по расположению на полках. Он никогда не путал, если его просили принести какое-нибудь вещество.

– Жозеф, подай мне банку с каломелем, – бывало, скажет кто-нибудь, и мальчик тут же выполнял просьбу; он любил помогать взрослым.

Когда Жозеф пошел в школу, он по-прежнему заходил в: аптеку. Вот почему отец решил, что сыну в одиннадцать лет уже можно было познавать тайны аптекарского искусства. Жозеф читал толстые фолианты – руководства по фармации, изучал свойства веществ, овладевал методами работы в лаборатории. Это, разумеется, увлекало его. Но еще большее удовольствие он испытывал, если выпадал случай одному находиться в лаборатории. Тогда он смешивал различные химикаты, в полученную смесь наливал понемногу из разных банок и бутылей и размешивал содержимое в стакане. Густая масса становилась то зеленой, то синей, то вспенивалась и начинала выделять газы. Мальчик задыхался и кашлял, но упорно продолжал свои опыты. В один из таких вечеров в лабораторию вошел отец.

– Почему в лаборатории так дымно? Чем ты занимаешься? Жозеф смущенно опустил глаза и не ответил. Отец посмотрел на него с укоризной.

– Дай посмотреть, что это за каша? Что ты туда наложил?

Жозеф указал на открытые склянки.

– Всего понемногу.

– Портишь только химикаты. А ведь и не знаешь, что можешь отравиться. Запомни хорошенько: никогда не смешивай вещества, не зная, что получится в результате, и не прочитав об этом руководство. Выпороть тебя не мешало бы. Большой мальчик, а делаешь глупости.

– Отец, я наблюдал очень интересные реакции. Когда я долил к соли серную кислоту, она стала пениться и клубами начал выходить какой-то удушливый газ. У меня даже запершило в горле.

– Если ты так интересуешься химией, мы пошлем тебя учиться.

– Правда, отец? Я ведь так мечтаю об этом.

– Не хочу, чтобы ты и в дальнейшем совершал глупости. Ну, а если что-нибудь взорвется и ты ослепнешь?

Жозеф жил мыслью об отъезде в Париж. Он усердно читал – хотел узнать как можно больше. Ведь в столице стыдно опозориться. Лето было жарким, и его сверстники целыми днями не вылезали из реки, но Жозеф не поддавался искушению. Он сидел в тени деревьев и упорно читал. А когда наступил день его рождения, отец сказал ему, что через два дня они отправляются в путь.

Четырнадцатилетнему Жозефу поездка в Париж показалась едва ли не кругосветным путешествием.

Отец поместил Жозефа в пансион, с хозяйкой которого, болтливой и толстой парижанкой, он познакомился однажды в Нанте.

Занятия в «Жарден де Руа» начались в октябре. Жозефу не терпелось заняться химией. Он слушал лекции Гийома Франсуа Руэля[241]241
  Лекции профессора химии Руэля особенно привлекали слушателей. Один из его учеников – аптекарь и писатель Луи Себастьян Мерсье – писал о них: «Когда Руэль говорил, он вдохновлял, он поражал. Он заставлял меня любить ремесло, о котором я не имел ни малейшего понятия. Руэль просвещал меня, он обращал меня. Он делал меня приверженцем этой науки, которая должна будет возродить все производства, одно за другим». Руэль был блестящим экспериментатором, его последователями были Лавуазье и Пруст (Дорфман Я. Г., ук. соч., с. 15).


[Закрыть], известного аптекаря, профессора химии и члена Парижской Академии наук.

Жозеф проявлял особенно большое умение и искусство во время лабораторных занятий. Это не могло пройти незамеченным от наблюдательного взора профессора Руэля, который стал поручать молодому Прусту более сложные задания. Пруст всегда отлично справлялся с порученным ему делом и тем завоевал симпатии профессора.

Прошло полтора года с тех пор, как Жозеф Пруст приехал в Париж. Он работал с большим усердием и нередко допоздна засиживался в лаборатории. Как-то в один из холодных февральских вечеров в лабораторию вошел профессор. Пруст заканчивал опыт.

– Надеюсь, что вы познакомились с моей статьей о солях[242]242
  В своем исследовании Руэль предложил классификацию нейтральных солей, которая основывалась на форме их кристаллов, содержании кристаллизационной воды, а также на температуре, при которой начинается кристаллизация солей при выпаривании растворов (Фигуровский Н. А., ук. соч., с. 284).


[Закрыть], – спросил профессор Руэль.

– Да, я прочитал ее несколько раз – хотел во всем разобраться. Скажите, профессор, как вы получаете соли с избытком и с недостатком кислоты?

– Для этого необходимо взять древесную золу и прибавлять к ней серную кислоту до тех пор, пока жидкость не перестанет пениться, потом добавить еще столько же кислоты для обеспечения избытка. Если раствор затем нагреть, а потом остудить, получатся кислые на вкус кристаллы. Но если вы нальете в стакан серную кислоту и к ней начнете прибавлять золу, пока она не останется в избытке, а затем снова прокипятите и уже' остывшую профильтруете, вы получите кристаллы с щелочно-терпким вкусом.

– Понятно. Вторая соль получится с недостатком кислоты.

– Примечательно, что количество металла, содержащегося в этих двух видах солей, скачкообразно изменяется. В кислой соли его содержание примерно в полтора раза меньше[243]243
  Руэль внес в теоретическую химию не только точное определение «соли» как продукта реакции кислоты с основанием, но и различие между «нейтральной», «кислой» и «основной» солями (Джуа М., ук. соч., с. 127–128).


[Закрыть].

– Как мало мы знаем о веществах, которые нас окружают!

– Вы – мой лучший ученик, Пруст, и я вижу, что у вас большая тяга к науке. Хотите приступить к настоящим исследованиям?

– Не могу не выразить своей радости, услышав ваше предложение, профессор.

– Тогда садитесь и слушайте. Из моих лекций вы знаете, что самой большой загадкой для нас пока остается жизнь. Что происходит в нашем теле, в организме животных, как изменяется пища, котирую мы ежедневно съедаем? Разумеется, на все-эти вопросы мы не сможем ответить, но давайте попробуем раскрыть хотя бы маленькую толику этой огромной тайны. К примеру, возьмем мочу. В ней содержатся самые разнообразные вещества. Надо попытаться определить их, получить в чистом виде и изучить. Можете приниматься за это завтра же.

^{Химическая лаборатория 1765 г.} 

Задача была далеко не из легких. В то время методы анализа еще не были разработаны, не были открыты и многие химические элементы. Это часто приводило к ошибкам, к результатам, которые не поддавались объяснению. Пруст выпарил для концентрирования мочу и оставил ее остывать. Когда на следующий день исследователь вошел в лабораторию, чтобы продолжить работу, он заметил на дне сосуда значительное количество белых кристаллов, отделил их и подверг многократной очистке перекристаллизацией. Вскоре Пруст убедился, что это не одно вещество, а смесь нескольких. Исследователю удалось их разделить и получить в чистом виде, однако задача оставалась еще не решенной. Учителю Пруста, профессору Руэлю, так и не довелось дожить до ее решения: он умер в 1770 году.

Пруст продолжал работу под руководством брата профессора – Илера Мартина Руэля. Прошло еще несколько лет упорного труда и непрерывной учебы. Он уже установил, что в моче содержится несколько солей – хлорид натрия и соли аммония. Пруст открыл новую кислоту, которая тоже имела вид белых прозрачных кристалликов, и назвал ее мочевой кислотой.

Молодой ученый, поступив на работу в лабораторию, вскоре приобрел славу способнейшего исследователя и блестящего оратора. Его объяснения слушали с большим интересом. Прошло немного времени, и о Прусте заговорили в Европе. Он получает приглашение из Испании: в Реальной семинарии Сеговии ему предложили кафедру профессора химии. Двадцатитрехлетний Пруст принимает приглашение и отправляется в Испанию.

Сеговия оказалась маленьким городком, расположенным на западных склонах Сьерра-де-Гвадаррамы. Жизнь в этом местечке текла спокойно и монотонно, но для Пруста настоящая жизнь была только в лаборатории.

Прусту необходимо было овладеть испанским языком, поскольку он собирался читать лекции. Он с жаром принялся за дело и спустя короткое время уже блестяще владел языком. Не знавшие его прежде полагали даже, что их новый лектор – испанец. В 1780 году Пруст принял предложение стать профессором в Королевском лицее Сеговии, где обучались будущие артиллерийские офицеры. Лицей располагал большими лабораториями, и это обстоятельство привлекло молодого ученого. Иногда Пруст отправлялся в горы. Он не раз поднимался на пик Альмансор в горах Сьерра-де-Гредос. Молодой ученый интересовался минералами, собирал он и разнообразные растения; в высокогорных долинах рядом с вечными снегами, шапкой накрывшими вершины, он обнаружил широкие синевато-зеленые побеги исландского лишайника. В лаборатории он приготовил настой лишайника в воде и извлекал оттуда горький на вкус сок. Потом долго кипятил это растение и полученный отвар раздавал страдавшим от цинги солдатам. Опухоли на деснах больных через некоторое время спадали, и десны переставали кровоточить. Пруст был убежден, что цингу вызывает плохая, малокалорийная пища, которой кормили солдат. Он принялся исследовать различные пищевые продукты, составлять рецептуры для улучшения питания солдат. Пруст готовил из мяса и костей специальные таблетки, и их раздавали солдатам как дополнительную пищу в долгих и изнурительных походах.

Пожалуй, самыми интересными были исследования ученым пороховых смесей. В те годы артиллерия нуждалась в сильных взрывчатых веществах, и в лаборатории лицея началась усиленная работа по их изготовлению. В одних ступах растирали сосновый уголь, получая мельчайший порошок, в других толкли серу, в третьих – селитру. Пруст составлял различные рецептуры, изменяя количество угля, серы и селитры. Из этих смесей приготовили затем взрывчатку для снарядов, погрузили все на мулов, впрягли орудия, и вся колонна двинулась на стрельбище к горному хребту; там, в безлюдной скалистой местности, начались испытания взрывчатых свойств пороховых смесей. Грохот взрывов сотрясал округу. Солдаты после каждого выстрела измеряли дальность полета снарядов, Пруст записывал результаты в тетрадь, заполняя ее колонками цифр и расчетами.

Были испытаны самые различные пороховые смеси и проведены опыты по определению скорости их сгорания. Пруст сделал приспособление для улавливания газов после взрыва и прибор для анализа газов, оставшихся в стволе орудия. Однако многократные анализы газов и измерения показали, что затраченные на это усилия к ожидаемым результатам не привели. Пруст не очень огорчился, сожалея лишь о потерянном времени. Правда, не оправдались надежды начальника лицея, генерала Руэнтоса. Он лично явился на стрельбище, чтобы убедиться в безуспешности попыток.

– Это все, что я мог сделать, – сказал Пруст. – Старые рецептуры пороха, видимо, надежнее. В книге алхимика Марка Греко еще в 1250 году было записано следующее: «Возьми один фунт живой серы, два фунта липового или ивового угля и шесть фунтов селитры… и осторожно смешай»[244]244
  «Трактат об огнях для сжигания врагов» (1250 г.) Марка Грека был составлен на основе еще более старых византийских сочинений химического характера.


[Закрыть].

– Весьма сожалею, господин профессор. Хочу надеяться, что в недалеком будущем мы все же найдем более сильное взрывчатое вещество. Вы понимаете, какое значение это имеет для нашей артиллерии?

– Безусловно, господин генерал. Но задача не является вовсе неразрешимой: нужно просто идти по другому пути.

– Что вы предлагаете?

– Искать другие взрывчатые вещества. Порох исчерпал свои возможности.

– Надеюсь на успех ваших исследований.

– Заранее трудно что-либо обещать. Как вам известно, работы в лаборатории ведутся непрерывно, но результаты покажет будущее.

В лаборатории Пруста были собраны самые разнообразные руды – железная, медная, цинковая, свинцовая, ртутная. Для анализа руды Пруст нагревал ее в растворе серной кислоты. Из сосуда выделялся отвратительно пахнувший газ (сероводород), который сначала называли серным газом, а позднее – сульфидом водорода. Однажды, разлагая цинковую руду, Пруст заметил, что раствор медного купороса небесно-голубого цвета, находившийся в стоявшем рядом сосуде, покрылся коричневой пленкой. Он придвинул сосуды друг к другу и стал размешивать голубой раствор, который постепенно становился черно-коричневым: выпал осадок.

– Что случилось, господин Пруст? – опросил у него помощник.

– Занимательное явление – серный газ разрушил синий витриол. Посмотри, как обесцветился раствор, а на дне образовался черный осадок. Очевидно, эту реакцию можно использовать для определения состава еще не известных веществ.

Пруст приступил к изучению действия серного газа на другие растворы. Он установил, что в растворах солей свинца, кобальта и никеля сероводород образует черные осадки, а в растворах солей сурьмы – оранжевый. Это было выдающимся открытием. Свойство сероводорода давать цветные осадки послужило основой новых методов анализа, на которых строилась зарождающаяся в то время аналитическая химия, которая и сегодня использует сероводород для разделения и определения металлов.

Пруст занимался в основном практическими вопросами. Для увеличения производства металлов необходимо было усовершенствовать технологию их получения. Это потребовало строительства крупной исследовательской лаборатории в Мадриде.

В 1791 году Пруст покинул Сеговию, чтобы занять место руководителя лаборатории в Мадриде. В ней работало около двадцати известных в то время ученых, изучавших химию в университетах Парижа, Саламанки и Пизы. Пруст продолжал исследования руд. Недра Испании были богаты свинцом и цинком: в Сьерра-Морене находились огромные залежи ртутной руды, окрестности Минас-де-Риотинто в Андалузии изобиловали медной рудой, а в горах Астурии и Каталонии был обнаружен пирит.

Еще в начале своих исследований Пруст заметил, что из железного колчедана могут получаться две (различные по свойствам) соли серной кислоты. Как-то беседуя со своим помощником, он поделился наблюдениями:

– Если мы разложим пирит серной кислотой и оставим его кристаллизоваться, получится зеленый витриол[245]245
  Железный купорос FeSO₄∙7H₂O (зеленые кристаллы). – Прим. ред.


[Закрыть]. Если прокалить пирит, а полученную золу растворить в серной кислоте, образуется красный витриол[246]246
  Сульфат железа Fe₂(SO₄)₃∙9H₂O (желто-красные кристаллы). – Прим. ред.


[Закрыть]. Зеленый витриол со щелочными растворами дает бледно-зеленый осадок железного основания[247]247
  Гидроксид железа (II) Fe(ОН)₂. – Прим. ред.


[Закрыть], а красный витриол образует красно-коричневый осадок[248]248
  Гидроксид железа (III) Fe(OH)₃. – Прим. ред.


[Закрыть]. Если держать бледно-зеленый осадок какое-то время на воздухе, он постепенно становится коричневым. Это показывает, что для железных солей характерны два разных состояния окисления. Отсюда можно заключить, что железо имеет два различных окисла – низший и высший[249]249
  С 1797 по 1809 г. Пруст выполнил большое число работ по изучению состава различных окислов металлов. В 1797 г. он установил, что существуют два окисла железа: с содержанием кислорода 27 и 48%. Эти данные помогли Прусту открыть закон постоянства состава. В 1806 г. он уже уверенно заявил: «Соединение есть привилегированный продукт, которому природа дала постоянный состав…» Но Пруст не дал теоретического обоснования своему закону; как химик-экспериментатор он не строил гипотез. См.: Становление химии как науки, ук. соч., с. 239 и сл.; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 411; Биографии великих химиков, ук. соч., с. 85–88.


[Закрыть].

– И другие свойства этих двух видов солей различны? – спросил Эрнесто.

– Да. Только красный витриол дает берлинскую лазурь[250]250
  Железная лазурь, милори, парижская синяя – железная соль железистосинеродистой кислоты с постоянной примесью K₄Fe(CN)₆,K₃Fe(CN)₆ и воды. – Прим. ред.


[Закрыть], и только он образует черное соединение с раствором из чернильного орешка.

– Действительно, – подтвердил Эрнесто, – анализы, которые вы поручили мне провести, показали, что в одном окисле кислорода примерно в полтора раза больше, чем в другом.

– Верно. Существуют две различные степени окисления железа, которые дают начало двум рядам соединений.

Несмотря на то что методы анализа в то время были неточными и результаты, полученные Прустом, были далеки от истинных, они явно показывали, что есть два вида соединений железа. Подтверждение этому Пруст находил в различной окраске соединений. Из его исследований следовало, что медь, олово, сурьма, кобальт, никель и свинец также образуют по два, ясно отличающихся друг от друга окисла. Он пытался получить оба вида соединений этих металлов, однако опыты не увенчались успехом.

С другой стороны, для некоторых элементов он получал лишь один-единственный окисел. Например, ему был известен белый порошок (окись цинка), который получался при обжигании цинка. Самым интересным, по его мнению, было то, что этот белый порошок всегда обладал одними и теми же свойствами. Пруст располагал цинковой рудой – сфалеритом[251]251
  Цинковая обманка ZnS – основной минерал цинка. – Прим. ред.


[Закрыть], – из различных областей Испании. При нагревании до высокой температуры она сгорала и превращалась в белый порошок – окись цинка. Пруст обжигал сфалерит, привезенный из Альмадена, Минас-де-Риотинто или из долины реки Гвадианы, но во всех случаях окись цинка обладала совершенно одинаковыми свойствами. Даже полученная в лаборатории (при взаимодействии соли цинка и щелочей) гидроокись цинка при нагревании до высокой температуры превращалась в ту же белую окись цинка.

– Я убежден, – говорил Пруст, – что это постоянство не случайно. Существует какая-то закономерность, которой подчиняются при соединении друг с другом все вещества.

– Но для этого нужны доказательства, – возразил Эрнесто.

– Они у нас есть… Что вы скажете о малахите? Свойства природного и полученного в лаборатории малахита совершенно одинаковы. Если их нагреть, получается черный окисел. У них и одинаковое содержание меди. Разве в природе малахит образуется из синего витрила и щелочи, из древесной золы или раствора соды?

– Конечно, нет.

– Однако у них одинаковые свойства. Следовательно, эти соединения имеют постоянный состав, хотя и получены различными способами.

Пруст имел еще много доказательств правомерности своих выводов. Он прекрасно помнил те наблюдения, которые проводились им в ртутных шахтах Альмадена: тогда нагревали ртутную руду, чтобы разложить ее и выделить ртуть. Случалось, однако, что на поверхности ртути образовывалась легкая красновато-желтая пыль, такая же, как в природных условиях. Может быть, кислород воздуха и ртутные пары снова соединяются, образуя окисел?

Исследования показали то же самое: у соединения (окисла) всегда был один и тот же состав. В ту пору в Каире на лекциях в Египетском институте Бертолле утверждал, что вещества могут соединяться друг с другом в произвольных соотношениях. Постоянный состав соединений, по мнению Бертолле, – явление случайное, оно зависит только от того, что опыты проходят при одних и тех же условиях.

Так возник знаменитый спор между двумя великими учеными. Опыты, научные статьи, обсуждения… В течение многих лет ученые умы Европы решали этот спорный вопрос. В конце концов ученые из Франции, Германии, Англии, Италии, России и Голландии признали правоту Пруста и был утвержден закон постоянства состава химических соединений[252]252
  Подробно об истории открытия Прустом закона постоянства состава см.: Partington J. R., ук. соч., т. 3, с. 644–653.


[Закрыть].

Наряду с этим Пруст занимался решением практических задач, в частности получением сахара из местного сырья. В то время многих ученых интересовала эта проблема. Маргграф[253]253
  Андреас Сигизмунд Маргграф (1709–1782) – выдающийся немецкий химик, ученик Шталя, почетный иностранный член Петербургской Академии наук. Изучал состав солей и минералов, усовершенствовал способ получения фосфора (1743 г.), одним из первых применил в химических исследованиях микроскоп, с помощью которого в 1747 г. обнаружил присутствие кристаллического сахара в тонких срезах корней свеклы и тем самым заложил основу свеклосахарной промышленности. Убежденный последователь теории флогистона. О Маргграфе см.: М. Speter, in: Bugge G., ук. соч., т. I; Е. О. von Lippman, in: Great Chemists, ук. соч., с. 193–199; Становление химии как науки, ук. соч., с. 124 и сл.; Собадвари Ф., Робинсон А., ук. соч., с. 50. и сл.


[Закрыть]и Ахард[254]254
  Франц Карл Ахард (1753–1821) – немецкий химик, ученик Маргграфа, разработал промышленный процесс получения сахара. Об Ахарде см.: Partington J. В, ук. соч., т. 3, с. 592–594.


[Закрыть] сделали попытки получить его из свеклы. Ловиц[255]255
  Товий Егорович Ловиц (1757–1804) получил из меда «медовый сахар» – глюкозу и установил его отличие от «тростникового сахара». Кроме того, он пытался получать сахар из отечественных растений: капусты, брюквы, разных сортов репы и красной свеклы. В 1788 г. Ловиц открыл адсорбцию растворенных красящих и пахучих веществ древесным углем, заложил основы микрохимического анализа. О Ловице см.: Ловиц Т. Е. Избранные труды по химии и химической технологии. – М.: Изд-во АН СССР, 1955. – (Классики науки); Ахумов Е. И., Розен Б. Я. Природа, № 11, 77 (1955); Фигуровский Н. А. Журн. физ. химии, 31, 2766 (1957); Левинштейн И. И. Аптечное дело, 8, 72 (1959); Балезин С. А., Бесков С. Д. Выдающиеся русские ученые-химики. – 2-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1972., с. 34–40; Мусабеков Ю. С, Черняк А. Я., ук. соч., с. 75–79 Крицман В. А., ук. соч., ч. II, с. 122–126


[Закрыть]получил кристаллический сахар из меда, но это открытие не нашло практического применения.

Пруст решил применить те же методы, что и при получении сахара из сахарного тростника. Он приготовил виноградный сок, подверг его тщательной очистке и действительно получил сахар. Уже в 1802 году в своей лаборатории он хранил несколько банок, наполненных желтоватым кристаллическим сахаром, полученным из виноградного сока. Дальнейшие его исследования показали, что в виноградном соке содержится несколько различных сладких веществ. Разумеется, ему не удалось установить их состав, однако ученым стало известно, что в винограде существуют несколько видов Сахаров.

В 1808 году Пруст возвратился во Францию. Однажды дом его посетил незнакомец, одетый во все черное. Он прошел в кабинет и подал конверт, скрепленный императорской печатью.

– Чем могу быть полезен? – спросил Пруст.

Человек указал на конверт. Пруст распечатал его и извлек оттуда длинное послание. Он был в полном недоумении: господи, письмо от Наполеона! Ученый углубился в чтение. Франция, как писал император, испытывала большие трудности в снабжении сахаром, и потому решение этой проблемы – задача, не требующая отлагательства. Не согласится ли господин Пруст заняться организацией производства сахара? Правительство выделило на это сто тысяч франков.

Сто тысяч! Да на эту сумму можно купить целый город. Странно, но, может быть, за этим кроется какая-то ловушка?

Нет, лучше не браться за такое. Ведь после публикации его исследований о получении сахара из винограда поднялся невероятный шум. Говорили всякое: что он не был первым, что другие и до него проводили подобные исследования, что он заимствовал свои идеи… Пусть теперь те, кто бил себя в грудь, доказывая свои заслуги в этом, займутся производством сахара. Деньги ему не нужны. Ему нужна наука, лаборатория, а они у него есть, и этого вполне достаточно.

Пруст поднял голову, но незнакомца уже не было. Пруст взял перо и кратко изложил свой отказ императору.

Жизнь в Париже была тяжелой. Непрерывные войны Наполеона создавали огромные трудности в стране. Франции грозил голод.

Это заставило ученого вновь обратиться к изучению пищевых продуктов. А что, если попробовать получить некоторые заменители недостающих продуктов?

Пруст начал исследования с пшеничной муки. Он надеялся, что удастся найти способ ее переработки в продукт, который смог бы заменить сыр. Если замесить тесто, а потом продолжительное время промывать его под слабой струей воды, крахмал вымывается и в конце концов остается эластичное, липкое вещество. Пруст подверг это вещество брожению. В результате получился ноздреватый продукт, обладающий кисловатым вкусом, немного напоминающим вкус испорченного сыра. Несколько лет подряд Пруст занимался этими исследованиями и установил, что при брожении этого продукта образуются углекислый газ, аммиак и уксусная кислота. Для сравнения он подверг исследованию и сыр: Пруст выделил растворимую в спирте кислоту и нерастворимый белый порошок, названный им «окисью сыра». Он подробно исследовал и описал его свойства. Эта «окись» возгонялась при нагревании, а при высокой температуре разлагалась. При поджигании белый порошок горел светлым пламенем. Пруст решил, что это вещество похоже не только на жиры, но и на «животные окислы» – так называли раньше белковые вещества. Позднее было доказано, что это вещество, впервые выделенное и изученное Прустом, является одной из аминокислот, которая входит в состав белковых веществ, – лейцин. Не найдя сходства между веществами, извлеченными из сыра, и эластичным веществом пшеничной муки, он назвал последнее глютеном. Это вещество белкового характера содержится в пшенице.

Крупный вклад Пруста в науку получил высокую оценку французских ученых. В 1816 году Жозефа Луи Пруста избрали членом Парижской Академии наук. Это была самая высокая награда, которую заслуженно получил скромный ученый.