Текст книги "Девятый знак"

Автор книги: Юрий Фиалков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 10 страниц)

Юрий Яковлевич Фиалков
Девятый знак

Памяти брата

Есть горные пики, которые не найдешь на географических картах. Но тем не менее борьба за их покорение идет ежедневно, ежечасно. Борьба упорная, полная драматизма и неожиданностей. Это – вершины науки.

Пусть над участниками восхождений на эти вершины не воют злые ветры, пусть не грозят им горные обвалы, но все же история покорения этих «пиков науки» – подвиг ничуть не меньший, чем взятие Эвереста.

В этой книге будет рассказано о подъеме на одну из вершин современной химии – вершину сверхмалых количеств веществ. Восхождение это было трудным и рискованным. Химикам приходилось карабкаться по крутым ступенькам десятичных знаков, выбивая их в твердом граните неизвестности.

Одна миллиардная доля грамма… Может ли быть полезной эта крупинка вещества, которую не разглядеть даже в самый сильный микроскоп? Оказывается, современная химия свободно оперирует такими ничтожными количествами различных веществ. И ученые не только научились взвешивать одну миллиардную долю грамма, но и определяют свойства веществ, получаемых в таких количествах. За спиной открывателей висел тяжелый груз устаревших теорий, а вершина горы – разгадка проблемы – терялась в густых облаках противоречий.

Самые разнообразные явления и события столкнутся здесь, потому что история погони за исчезающе малыми количествами вещества затрагивает многие проблемы и отрасли науки. Именно «охотникам» за сверхмалым и невидимым обязаны своим успехом такие далекие друг от друга области химии, как синтез искусственных элементов, изучение сверхчистых веществ, приготовление полупроводниковых материалов, выделение и использование редких и сверхредких металлов – все то, о чем будет рассказано в этой книге.

Первые ступеньки

Жертвы точности

Пусть читатель судит сам – грустная это история или веселая. Мне представляется, что это в общем не так уж важно. Важно другое – то, что все это произошло в действительности. Место действия – Германия. Время – 20-е годы XX столетия.

Если кто-либо пожелает восстановить эту историю во всех подробностях, то автор должен предупредить его – не надо ориентироваться на газетные сообщения. Немецкие реакционные газеты, верные своим обычаям, умалчивали о существенном, неимоверно раздувая мелкие подробности.

Все началось с июльского вечера 1924 года, когда профессор Литте докладывал своим коллегам по институту о результатах работы возглавляемой им группы. Научный семинар института собирался регулярно каждые две недели вот уже тридцать лет, и уважаемые профессора твердо знали, что за все тридцать лет на этих семинарах не было сообщено ничего такого, ради чего стоило бы пересилить обычную дремоту, которая царила в аудитории. Кроме того, было жарко. Очень жарко. Как заявил с тяжеловатым юмором председатель после окончания доклада, содовая со льдом воспринималась гораздо легче, чем несомненно интересное сообщение герра профессора. Говоря, что сообщение было «интересным», председатель явно кривил душой, так как во время доклада он спал, прикрывшись газетой. Остальные слушатели были внимательны не в большей степени.

Многие из них впоследствии жестоко пожалели об этом, потому что именно в тот вечер профессор Литте впервые сообщил о том, что им обнаружен эффект превращения ртути в золото.

В течение ряда лет Литте работал с ртутно-кварцевой лампой. И вот несколько месяцев назад он обнаружил, что ртуть в этих лампах содержит значительное – относительно, конечно, – количество золота. Поскольку ртуть является ближайшим соседом золота по Периодической системе, то Литте сделал вывод, что здесь наблюдается эффект превращения неблагородного металла в драгоценное золото под действием электрических лучей.

Трудно сказать, каким образом сообщение профессора Литте стало известно газетам. Но факт остается фактом. Через три дня вышла «Патриотише Рундшау». Громадный заголовок первой страницы гласил: «Каждый честный немец может иметь свой миллион!» А ниже – чуть помельче: «Секрет получения золота открыт!»

В течение двух последующих месяцев профессор Литте имел возможность убедиться, что выражение «бремя славы» – не просто цветистая метафора.

Корреспонденты и фоторепортеры – те вели себя сравнительно пристойно. Они терпеливо подстерегали профессора у его виллы, бросаясь на каждого, кто выходил из дома. Но представители фирм, больших и малых, были совершенно несносны. Они нахально лезли в служебный кабинет профессора, будили его ночью телефонными звонками, неожиданно возникали в столовой во время утреннего кофе, портя профессору настроение и аппетит. Вкрадчивыми голосами они сулили Литте неземные блага, если он согласится продать секрет изготовления золота именно их фирме. При этом они зло и не всегда прилично ругали своих предполагаемых конкурентов.

Энтузиазм промышленников был подогрет еще и тем, что японский химик Нагоака, проверив сообщение Литте, полностью подтвердил выводы немецкого исследователя. Нагоака добавил при этом, что Япония в ближайшем будущем собирается начать исследования по изготовлению золота из ртути в промышленных масштабах.

Разноречивые толки и газетная шумиха начали уже действовать на нервный организм биржи. Словом, дело грозило зайти далеко. И эго побудило профессора Литте выступить на страницах научного журнала с подробным изложением существа вопроса и своих предположений.

Журналисты судорожно ухватились за эту статью. Вероятно, впервые в истории науки сообщение со страниц солидного научного журнала полностью перекочевало на страницы газет, потащив за собой химические символы, греческие буквы и значки интегралов. Автор заявил совершенно категорически, что какие-либо выводы делать преждевременно, что золото образуется из ртути в чрезвычайно небольших количествах, что стоимость электроэнергии, которая необходима для этого превращения, намного превышает стоимость золота. Однако в будущем… возможно… когда это явление будет изучено подробнее… история науки знает много примеров…

Первым из представителей деловых кругов, кто произвел на Литте благоприятное впечатление, был глава фирмы «Сименс». Господин Шкруббер заявил уважаемому герру профессору, что он не настолько наивен, чтобы не понимать всю бесперспективность в промышленном отношении найденного профессором эффекта превращения ртути в золото. Но его, главу фирмы, не интересует эта сторона вопроса. Он хочет, чтобы немецкая наука обогатилась еще одним славным достижением. Ведь он, глава фирмы, хоть и не очень стар, однако отлично помнит, каким насмешкам подвергалось изобретение великого Рентгена.

Сравнение с Рентгеном настолько польстило профессору, что он подписал контракт с фирмой, не успев даже толком подсчитать, сколько нулей содержит та цифра ассигнований, которые были отпущены фирмой на ведение работ. Сумма действительно была громадной. Мог ли иметь значение в сравнении с этой цифрой незначительный пункт, что все изобретения, сделанные профессором, полностью переходят в собственность фирмы «Сименс»?!

Через две недели профессор Литте сидел в отлично оборудованном кабинете и едва успевал выслушивать и обдумывать сообщения многочисленных сотрудников. За какой-нибудь месяц был разработан необычайно чувствительный метод, который позволяет определять содержание золота в ртути, даже если драгоценного металла там было не больше одной стотысячной доли процента.

В тот день, когда впервые были подытожены результаты различных экспериментов, профессор Литте ушел из лаборатории очень поздно. Но и назавтра он продолжал смотреть на таблицу результатов с видом глубочайшего недоумения. Действительно, было чему удивляться. В результатах опытов нет никакой, абсолютно никакой закономерности. В одном случае ртуть, «поработавшая» в лампе всего несколько часов, была много богаче золотом, чем ртуть, взятая из старых, «заслуженных» ламп. Иногда оказывалось достаточным пропускать ток через лампу в течение трех минут, чтобы количество золота поднялось в нем впятеро, иногда в результате двухнедельного пропускания тока количество золота не изменялось вовсе.

Впрочем, были и удачи. Больше всего везло одному из ассистентов профессора, высокому и нескладному Рудольфу Кранцу. В анализируемых им образцах золото обнаруживалось всегда в количествах вчетверо-впятеро больших, чем у других экспериментаторов. Это повторялось с таким постоянством, что профессор даже заподозрил ассистента в подделке результатов. Вот почему он однажды провел целый день у рабочего стола Кранца, внимательно наблюдая за ним и даже помогая ему в простейших операциях.

Да, профессор не зря тратил свое время! В тот день в образце Кранца оказалось золота ровно в одиннадцать раз больше, чем в контрольном образце, полученном при первых опытах профессора.

Впоследствии профессор Литте неоднократно пытался припомнить, кто из ассистентов подал ему мысль исследовать, не содержится ли золото в исходной ртути, в той ртути, которая еще не побывала в лампе. Профессор решительно не помнит, кто это был. Но он точно запомнил, что в ответ на это предложение раздраженно ответил, что он, профессор Литте, приобретал ртуть не в колбасной лавке. Он получил ее от фирмы «Кальбаум». С большим успехом можно искать золото в затхлой атмосфере местной католической церкви – профессор был ярым протестантом. Что ж говорить о препарате фирмы, славящейся своей безупречной репутацией?!

Профессор вспоминал потом об этой вспышке с большим стыдом, потому что меньше чем через два часа обнаружилось, что в ртути фирмы «Кальбаум» («Лучшие в мире препараты!», «100 %-ная чистота!», «Гарантия!») оказалось золота ничуть не меньше, чем в средних опытах. Да, конечно, фирма «Кальбаум» не была виновата. Просто ее химики не располагали таким сверхчувствительным методом определения золота, как лаборатория Литте. А если бы даже и располагали, то это им помогло бы весьма мало. Потому что, как было показано впоследствии, отделить мельчайшие примеси золота от ртути, которой золото всегда сопутствует, почти невозможно.

Возможно, что профессор тотчас же пошел бы к господину Шкрубберу и заявил, что все его научные предпосылки неверны, что его ввело в заблуждение золото, которое содержалось в исходной ртути. Да, профессор бы поступил именно так, если бы к концу того памятного злополучного дня к нему не явился Кранц и, глядя через очки своими большими голубыми глазами, не показал профессору результат очередного исследования содержимого ртутно-кварцевой лампы. Золота там было по сравнению с исходным в 25 (двадцать пять!) раз больше.

Литте расцеловал удивленного Рудольфа и решительным голосом велел продолжать исследования.

Никто не знает, сколько времени продолжалась бы эта канитель. Но три дня спустя снова явился растерянный Кранц и впервые за все время сообщил, что у него ничего не получается. В последних пробах золота было ничуть не больше, чем в исходной ртути. При этом Литте обратил внимание на то, что Кранц, читая дневник эксперимента, низко наклонился к записям.

– Вы становитесь слишком рассеянны, Кранц, – раздраженно заметил Литте, – сегодня вы забыли свои очки. Или вы так поглощены наукой?

– Н-н-не совсем, – ответил честный Рудольф. – Просто вчера была небольшая вечеринка и я… я вернулся домой без очков.

– Без очков… без очков… – машинально повторял Литте, всматриваясь в лабораторный журнал, – без очков… без очков… Без очков!!! – внезапно проревел он. – Они были золотые, Кранц? Они были золотые?!!

– Никак нет, – по-солдатски ответил ошеломленный ассистент, – у них была золотой только оправа.

– Майн готт, майн либер готт, – простонал профессор. – И вы идиот, и я идиот, нет, не просто идиот, гроссидиот, вот кто я, Кранц! Ведь это из вашей оправы золото попадало в ртуть. Ведь ртуть растворяет золото лучше, чем вода сахар. О, майн готт! Что я скажу герру Шкрубберу!

Стоит ли теперь рассказывать о дальнейшем? Стоит ли описывать бурное совещание правления фирмы «Сименс», на которое были приглашены в качестве экспертов крупнейшие химики Германии? И уж совершенно излишне рассказывать о тех уловках, к которым прибегнул председатель правления Шкруббер, чтобы убедить членов правления списать убытки. А их, к сожалению, было много, ох как много!

Для нас в этой истории интересно другое: те методы анализа, которые позволили установить, что в любой ртути, независимо от ее происхождения, содержатся вполне определяемые количества золота.

А количества эти были чрезвычайно малыми. Ну, сколько может быть золота в ртути, если даже следы его, перешедшие с оправы очков или золотых запонок, увеличивали его содержание в десять, а то и больше раз?

Действительно, золота в ртути находится не более одного грамма на 100 килограммов неблагородного металла. И тем не менее химики сумели отыскать такие ничтожные следы золота в «океане» ртути. Совершенно очевидно, что, не обладай Литте таким совершенным способом определения золота, одной сенсацией было бы меньше и одной сохраненной репутацией больше.

Следует ли из этого, что для химиков вредна чрезмерная точность анализа? Ну, разумеется, нет. Догадайся Литте проверить, содержится ли золото в исходной ртути, все было бы в порядке. Но в те времена об этом даже невозможно было подумать.

Не всегда химикам была доступна такая высокая точность эксперимента. Всего за каких-нибудь 150 лет до этого химики не могли обнаружить примеси даже в 100, даже в 1000 раз большие.

Весы создают химию

В Ленинграде в одном из зданий, которое глядит своими высокими и узкими окнами в Неву, есть большая круглая комната. Там царит торжественная музейная тишина. Застыл в нише телескоп, какие увидишь разве что только на картинах рядом с портретами старинных ученых. Тускло отсвечивает потемневший от времени глобус с непривычными для нас очертаниями земных материков. Под потолком висит сложное приспособление: не то змей, не то устройство для добывания атмосферного электричества. Посредине комнаты стоит небольшой столик, а на нем весы под стеклянным колпаком. Весы как весы. В любой школьной лаборатории можно встретить весы много интереснее. За что же им такой почет? Почему они удостоены такой «чести», которой не добились многие весы в современных академических лабораториях, – ведь стеклянными колпаками покрывают самые точные приборы!

Удивляться тут не приходится. Все эти приборы священны для истории нашей науки. Ими пользовался Михаил Васильевич Ломоносов.

Правильнее всего было бы над весами Ломоносова повесить надпись: «Прибор, который положил начало современной химии». Создав закон сохранения веса вещества, который экспериментально был доказан на этих самых весах, Ломоносов утвердил химию как точную науку. С тех пор весы стали самым главным орудием исследования любого химика.

Возьмем химические сочинения, написанные не в глубоком средневековье, а почти в «наше время» – лет за 30–40 до Ломоносова. Сплошь и рядом там можно встретить такие описания экспериментов: «Было взято количество соды (мы переводим выражения химиков того времени на наш химический язык), умещающееся на ладони, к нему прилили серной кислоты по усмотрению. Затем упаривали некоторое время и получили осадок много тяжелее, чем взятая сода». Вот и пойми, что хотел сказать автор! У одного рука большая, у другого маленькая, у одного на ладони и 50 граммов соды не уместится, а другой своей лапищей может загрести с килограмм. А кислоты сколько приливать? По моему «усмотрению» стакана кислоты будет мало, а иной читатель решит, что и трех капель более чем достаточно.

Утвердив в качестве закона положение, что вещество при химической реакции не может ни исчезать, ни возникать, что, «ежели в одном месте сколько убудет, столько присовокупится в другом», Ломоносов тем самым подвел под химию единственно правильный и строго научный фундамент.

Теперь, смешивая два вещества, ученые не должны были гадать, будет ли продукт реакции весить больше или меньше взятых исходных веществ. Нет, они твердо знали, что вес веществ, вошедших в реакцию, должен быть точно равен весу продуктов реакции.

Точность исследований в то время – двести лет назад – была невысока. Только у Ломоносова, Лавуазье и некоторых других исследователей были тщательно изготовленные инструменты. Весы же большинства других ученых имели такую точность, что на них в наше время иной продавец не согласился бы взвешивать даже картофель.

Но так продолжалось недолго. Уже в начале прошлого века принадлежностью каждой химической лаборатории стали весьма точные весы. Причина этого лежала в значительном развитии химической промышленности и, как следствие этого, химического анализа.

Чем бы химик ни занимался в своей лаборатории: получением нового вещества, воспроизведением уже описанных опытов, изучением какой-либо реакции, – всегда его работу венчает химический анализ. Только анализ может дать ответ на вопрос, какое именно соединение получено, правильно ли вел исследователь процесс, достиг ли он желаемого результата.

Анализ – дело не простое. Тут нельзя работать кое-как. И реактивы необходимы самые чистые, и посуда должна блестеть, и вычисления требуются правильные. Ну, а весы, само собой разумеется, должны быть возможно точными.

С развитием науки и техники требования к химическому анализу повышались довольно быстро. Вот почему спустя сто лет после работы Ломоносова ученые располагали приборами, с помощью которых можно было производить взвешивание с точностью до одной тысячной грамма.

А еще через каких-нибудь 40–50 лет в любой химической лаборатории, где проводились химические анализы, стояли весы, чувствительность которых составляла две десятитысячные грамма.

Две десятитысячные? Эту крупинку даже не во всякий микроскоп разглядишь. Зачем же понадобилась такая точность взвешивания химикам?

Расчет здесь простой. Для того чтобы результаты анализа были достоверны, необходимо определять процентное содержание элементов в соединении с точностью до одной сотой доли процента. Иначе о составе соединения уверенно судить невозможно. Если для исследования состава соединения брать количества вещества в один грамм, то нетрудно подсчитать, что десятитысячные доли грамма как раз будут составлять те сотые доли процента, которые так нужны химику.

Взвешивание на «четырехзначных» весах – так их прозвали химики – дело, требующее особой сноровки и осторожности. Забудешь прикрыть дверцы стеклянного ящика, которым накрывают такие весы, вот и нарушилось равновесие. На одну из чашек упали две-три пылинки. Они и глазом-то невооруженным не видны. А стрелка весов сигнализирует: на чашки попало что-то постороннее.

Теперь изволь смахивать пыль замшевой тряпочкой, да осторожнее, чтобы не повредить нежные детали!

Такие весы теперь имеются буквально в каждой химической лаборатории. Студенты, например, начинают знакомство с химией с работы на таких весах.

Но «четырехзначные» весы – далеко не предел. Уже несколько десятилетий назад появились приборы, на которых взвешивали вещество с точностью до одной стотысячной доли грамма. Дело в том, что те количества, которые химики брали для проведения анализа, – один грамм – скоро показались им чрезмерно большими. Особенно были недовольны «органики» – специалисты в области органической химии. Действительно, при приготовлении какого-либо вещества приходится часто вести синтез продолжительно, нередко по две-три недели, а то и дольше. При этом получаешь всего 2–3 грамма продукта, и изволь почти половину этого количества пустить на анализы. А ведь при анализе вещество пропадает безвозвратно: его разлагают на составные части. Нет, это слишком расточительно! На проведение анализа исследователи могли отпустить самое большее одну десятую грамма. Но тогда надо в десять раз повысить чувствительность весов.

Так в химию вошел пятый десятичный знак…

Весы, на которых можно производить взвешивание с такой точностью, тоже не редкость в исследовательских химических лабораториях. Но они заметно отличаются от своих «четырехзначных» собратьев. Начать с того, что им воздаются гораздо более высокие «почести», чем их менее чувствительным коллегам. Стоят они обычно в отдельной комнате, на специальной подставке, укрепленной в стене. Температура в помещении должна быть всегда постоянной, за перемещением стрелки весов наблюдают в специальное оптическое приспособление. Всего один лишний десятичный знак – а сколько дополнительных хлопот!

Дальше темпы усовершенствования весов несколько убавились. Не потому, что в усовершенствовании не было необходимости. Жизнь требовала от ученых все более точных определений. Но различные хитроумные приспособления делали весы слишком громоздкими и капризными. Работать с такими весами в каждой лаборатории было уже невозможно.

Но это не значит, что химики прекратили наступление на десятичные знаки. На помощь взвешиванию пришли другие методы анализа.

Весы? Нет, лучше…

У каждого в доме, вероятно, есть маленькие темные кристаллики в стандартной аптечной упаковке, которые мы называем марганцовкой. Марганцовка применяется для дезинфекции, растворами ее полощут горло при некоторых заболеваниях. Марганцовка – это марганцовокислый калий, соединение, которое очень легко отдает свой кислород и поэтому губительно действует на различные болезнетворные микроорганизмы. Но нас сейчас интересуют другие свойства марганцовокислого калия.

Возьмем маленький кристаллик этого вещества и бросим в стакан воды. Вода через некоторое время окрасится в густо-фиолетовый цвет. Это уже само по себе интересно: кристаллик очень маленький, а окраска получилась такая, что, поставь стакан против лампы – и на просвет ничего не увидишь.

Разбавим содержимое стакана вдвое, вчетверо… Окраска будет постепенно ослабевать, но все же не исчезнет. Еще очень много раз нам придется приливать воду, прежде чем окраска раствора уже не будет заметна.

Возьмем такой раствор, окраску которого можно еще различить невооруженным глазом. Сколько вещества содержится в таком растворе, или, как говорят химики, какова концентрация этого раствора? Это установлено с большой точностью. В двухстах миллилитрах <sup>[1]1
  Миллилитр– одна тысячная доля литра.


[Закрыть]</sup> такого раствора, то есть в объеме стакана воды, его всего одна десятитысячная доля грамма. Если выражать концентрацию этого раствора в процентах, то получим число 0,0005 % – пять десятитысячных.

Нетрудно составить зависимость между содержанием окрашенного вещества в растворе и окраской этого раствора. После этого определение концентрации раствора будет совсем простым делом: понятно, что чем интенсивнее окраска раствора, тем больше окрашенного вещества содержится в нем.

Этот метод анализа был назван колориметрическим (от слова «колор» – цвет). Нетрудно убедиться, что в смысле чувствительности колориметрические методы обладают большим преимуществом перед весовыми. Чтобы определить концентрацию раствора того же марганцовокислого калия колориметрическим методом, необходим очень простой прибор – колориметр, десять миллилитров вещества и три минуты времени.

Теперь посмотрим, сколько операций потребовалось произвести для того, чтобы проанализировать раствор с помощью весов. Концентрация нашего раствора 0,0005 %. Это значит, что в миллилитре его содержится всего пять миллионных долей грамма вещества. Если мы выпарим раствор досуха и попытаемся взвесить сухой остаток, то весы ничего не зафиксируют: как мы помним, аналитические весы реагируют лишь на количества, не меньшие чем одна-две десятитысячные доли грамма. Вот почему придется упаривать не меньше двух литров раствора, чтобы получить тот ничтожный осадок, который все же может быть зафиксирован весами.

Многим известна краска «берлинская лазурь» красивого синего цвета. Эта краска образуется, если к раствору какой-либо соли железа прилить раствор желтой кровяной соли. Оказывается, окраска возникает даже в том случае, если содержание железа в растворе не превышает трех сотых долей грамма в одном литре, или трех стотысячных долей грамма в одном миллилитре. А 0,00003 грамма – это уже обычным аналитическим весам не «под силу». Желтую кровяную соль поэтому называют реактивом на соединения железа. Как видим, это очень чувствительный реактив.

Однако чувствительность желтой кровяной соли – ничто по сравнению с действием другого определителя железа, органического вещества фенантролина. С помощью этого реактива можно обнаружить в одном миллилитре раствора две десятимиллионные доли грамма железа: 0,0000002, или 2·10 ^-7.

Органические реактивы найдены почти на все элементы. Каждый из этих реактивов позволяет обнаружить с помощью соответствующей окраски от стотысячных до десятимиллионных долей грамма элемента в одном миллилитре раствора. Очевидно, что никакие весы не могут сравниться по чувствительности с колориметрическими реакциями.

Кстати, определение содержания золота в ртути в опытах Литте проводилось реактивом, обладающим весьма длинным и звучным названием: паратетраметилдиаминодифенилметан. Этот реактив позволяет обнаружить миллионные доли грамма золота.

Если учесть, что в каждом грамме обычной ртути содержатся вдесятеро большие количества золота, то становится понятным, что Литте и его сотрудники открыли лишь то, что было в ртути с самого начала (внеся, впрочем, дополнительные количества золота из очков, запонок, колец и других золотых предметов).

С помощью органических реактивов научились не только вызывать появление окраски, которая «выдает» нам присутствие того или иного элемента в растворе, но также и переводить эти элементы в не растворимые в воде соединения. Можно назвать здесь в качестве примера органический реактив диметилглиоксим. Этот реактив был открыт известным русским химиком Л. А. Чугаевым в начале нашего столетия. Если в растворе, к которому прибавлен диметилглиоксим, имеются хотя бы ничтожные количества металла никеля, то сейчас же образуется осадок. Взвешивая осадок, можно судить, сколько металла было в исследуемом растворе. С помощью диметилглиоксима можно определить содержание никеля в растворе, даже если оно не превышает одной стомиллионной грамма (10 ^-8) в одном миллилитре.

Начиная с 30-х годов в практику химического анализа все больше стали внедряться так называемые физические методы. Ученые настойчиво искали заменителей своим органам чувств: «глаза», которые видели бы лучше человеческих, «руки», которые были бы чувствительнее наших, «слух», который позволял бы слышать неслышимое.

Эти методы в настоящее время прочно вошли в практику химических исследований и оказали неоценимую услугу ученым.

Здесь прежде всего надо назвать спектроскопию. Спектроскопия – один из самых молодых методов исследования, но вместе с тем и, пожалуй, самый уважаемый. Когда ровно сто лет назад было открыто, что каждый элемент по-своему окрашивает пламя горелки, это не вызвало поначалу особого удивления. В середине XIX столетия, когда возникла спектроскопия, химия переживала бурное время важнейших открытий. Это были первые годы существования молекулярной гипотезы, чуть ли не каждый месяц приносил новые, и притом весьма большие, достижения в области органической химии, рождались новые методы анализа.

Первые же шаги спектроскопии начались с научного триумфа. «Боевым крещением» этого метода было открытие двух новых элементов – рубидия и цезия. Открытие нового элемента всегда почиталось делом великой важности и представляло весьма видное событие в химической науке. Вот почему спектроскопия сразу обратила на себя внимание.

Уважение к этому методу возросло еще больше, когда за какой-нибудь десяток лет с ее помощью были открыты элементы таллий, индий, германий, галлий и другие. Апофеозом же этого метода было открытие гелия.

В 1868 году в протуберанцах <sup>[2]2
  Протуберанцы– облака раскаленного газа на поверхности Солнца.


[Закрыть]</sup> Солнца была замечена яркая желтая линия, которая не отвечала ни одному из известных на Земле элементов. Этот элемент по имени Солнца (солнце по-гречески – «гелиос») был назван гелием. Прошло несколько десятков лет, прежде чем гелий был открыт на нашей планете, вначале в виде незначительных примесей к минералам, а затем уже в атмосфере.

Интересно, что с помощью спектроскопии были открыты те элементы, содержание которых в минералах и породах ничтожно. Уже одно это может указывать на то, что спектроскопия позволяет обнаружить чрезвычайно малые количества элементов. Нетрудно убедиться самому, что это именно так. Для этого не надо располагать сложными оптическими приборами, какими сейчас пользуются при спектроскопических измерениях. Достаточно иметь спиртовую или, еще лучше, газовую горелку. Если внести в пламя горелки платиновую или хорошо прокаленную стальную проволоку (например, струну), то окраска пламени не изменится. Но достаточно предварительно провести этой проволочкой по ладони, а затем внести в пламя, как оно окрасится в ясно видимый желтый цвет. Это цвет элемента натрия. Откуда натрий, спросите вы? Дело в том, что поры нашей кожи беспрестанно выделяют пот, который содержит заметные количества поваренной соли – хлористого натрия. Вот почему в пламени горелки «проявился» цвет этого элемента. Теперь представьте себе, сколько хлористого натрия могло содержаться на поверхности ладони, и чувствительность спектроскопии станет очевидной.

Действительно, с помощью очень простых установок мы можем улавливать количества элементов в стомиллионные доли грамма. Это значит, что если нужный нам элемент содержится в сырье (породе или минерале) в количестве одного грамма на сто тонн, то он все равно будет обнаружен методом спектроскопии.

Спектроскопия и органические реактивы – вот, пожалуй, весь тот арсенал средств, которыми располагали химики тридцатых годов при изучении малых количеств веществ.

Тем более удивительно, что, имея такие скромные в сравнении с нашим временем возможности, химики тех лет обогатили науку замечательными достижениями. Прежде чем познакомить читателя с этими открытиями, я хочу рассказать об одном деле, которое слушалось в 1933 году в германском таможенном суде. Я привожу эту историю отнюдь не для того, чтобы развлечь читателя детективным рассказом. Дело в том, что события, разыгравшиеся в чопорных стенах имперского суда, самым тесным образом связаны с некоторыми химическими открытиями, о которых идет речь в этой книге.

Детективная история

В имперском таможенном суде был большой день. Еще бы! Слушалось дело не о каких-то контрабандистах, спрятавших в подошвах башмаков три пары чулок, или об очередном торговце, не заплатившем вовремя пошлину за партию лионского белья. На скамье подсудимых сидели – одновременно! – восемь крупнейших берлинских ювелиров. Слушалось дело об американской платине.