Гемфри Деви

Мысли Деви делают скачок через десятки веков.

…Эпоха расцвета химии — Лавуазье, Пристлей, Кавендиш, Шееле и другие открывают новые элементы. Становится известным все большее количество простых тел, из которых построена вся вселенная.

Кислород открыт в 1772 году Шееле, но в истории можно найти указание на более ранее знакомство с этим газом. Еще в XIII веке китаец Мао-Хоа упоминает о неизвестном газе; Леонардо да Винчи в XV веке знал две составные части воздуха, одна из которых участвовала в горении. Пристлей, независимо от Шееле, в 1774 году также открывает кислород. Лавуазье установил элементарную природу газа, дающего жизнь, и доказал, что вода — сложное вещество; он же установил неразложимость серы. Еще одним химическим элементом больше, одним научным заблуждением меньше.

Азот открыт Ретзефордом в 1772 году, Лавуазье дает новому газу название — азот (безжизненный). Еще три-четыре элемента, и обзор простых тел закончен. Неужели это все?

1807 год. Близится время, когда будут открыты новые простые тела, новые пути для победоносного движения химии.

В арсенале химика-исследователя едкие щелочи — едкие натр и кали занимают видное место с давних времен; они хорошо известны не только химикам, но и мыловарам и аптекарям. Едкие щелочи растворяют многие твердые тела; соединяясь с кислотами, они образуют соли. Общим признанием пользовалось утверждение, что щелочи есть простые тела, элементарные вещества. Они такие же элементы, как и железо, фосфор, сера.

Только Лавуазье в 1789 году посмел высказать сомнение в элементарности едких кали и натра. Он полагал, что щелочи есть окислы неизвестных металлов. Деви решил проверить это предположение.

Еще в 1800 году, производя первые химические опыты с применением Вольтова столба, Деви пытался разложить поташ химически, но ему удалось добиться только сгущения раствора у одного из полюсов батареи. В 1807 году Деви возвратился к той же задаче.

Небольшой Вольтов столб возвышается среди кажущегося беспорядка, столь привычного и необходимого страстной натуре молодого ученого. Но несмотря на свой темперамент, Деви неумолимо строг в документации научной работы. Ни один факт, ни одна цифра не должны миновать «Большой журнал», в научных экспериментах не следует доверяться памяти; сам Деви или его помощники под диктовку заносят в журнал данные всех исследований.

Записи указывали на самое главное. Точность соблюдалась только в мерах и весе, здесь — святая святых каждого сотрудника лаборатории. Деви никогда не окружал таинственностью свои работы, как это практиковали другие ученые: каждый мог познакомиться с журнальными записями. Более того, Деви не опасался принимать своих коллег непосредственно в лабораторной обстановке и рассказывать им о ходе своих исследований.

Так было и в 1807 году.

Первоначально Деви решил пропустить электрический ток через водный раствор едкого кали. Водный раствор кали при обычной комнатной температуре был подвергнут действию утроенной батареи: первая из 24 пар пластинок цинка и меди в 12 квадратных дюймов, вторая из 100 пар в 6 квадратных дюймов и третья из 150 пар пластинок в 4 квадратных дюйма, заряженных растворами квасцов и азотной кислоты. Это была тогда одна из наиболее сильных батарей в мире.

Реакция происходила бурно. Из горячего раствора вырывались пузырьки газов; это были кислород и водород. Но кислород и водород были уже открыты, и ничего нового электролиз водного раствора едкого кали не принес.

Брат Деви описывает состояние, в котором находился тогда Гемфри: «Я никогда не забуду его вида, Когда он бывал сильно погружен в свое любимое занятие. Его рвение доходило до энтузиазма, который сообщался всем окружающим. С радостным лицом и веселым голосом, руками, столь же быстрыми как и его ум, он был неутомим в своей работе. Успех его радовал, но неудачи он сносил с большим терпением. Вообще всякие неудачи и несчастные случаи во время экспериментов, даже происшедшие по вине учеников и помощников, он сносил с большим спокойствием, чем можно было бы ожидать от человека его темперамента».

На этот раз ученики и помощники ни в чем не были повинны. Дело застопорилось всерьез, и нужно было искать новые методы, чтобы заставить едкое кали открыть свою тайну. Деви не унывал. Энергия и напористость химика превышали возникавшие затруднения. План действий был изменен.

В платиновую ложечку, наполненную сухим едким кали, была направлена струя пламени спиртовой горелки. Чтобы температура была выше, в пламя вдувался кислород. Вскоре щелочь расплавилась; тогда привели в действие Вольтов столб. У проволоки, что сверху погрузилась в оранжево-красную массу щелочи, появился сильный зеленоватый свет и колонна пламени. Какое-то вещество сгорало над точкой соприкосновения проволоки со щелочью. Цвет пламени показал Деви, что это какое-то новое вещество, но как ни старался экспериментатор собрать это вещество, оно попрежнему оставалось неуловимым. Деви пишет об этих опытах: «Я произвел несколько опытов над электризацией кали, расплавленного нагреванием, в надежде собрать горючее вещество, однако безуспешно; мне удалось добиться желанного результата только тогда, когда я воспользовался электричеством в качестве общего начала для плавления и разложения».

Так как высушенная щелочь не проводит электричества, при новом варианте опыта у Деви возникло затруднение. Было решено отбросить спиртовку и не расплавлять в ее пламени сухую щелочь. Деви приступил к третьему опыту.

В этот октябрьский осенний день, как и обычно, Деви явился в лабораторию к 10 часам утра. Он взял платиновый кружочек и положил на него кусочек едкого кали. Необходимо несколько минут подержать щелочь на воздухе, чтобы она немного отсырела. Деви налаживал батарею; мерно стучал маятник больших старинных часов. Деви метался от одного места лаборатории к другому. Загремела стеклянная банка, осколки стекла рассыпались по полу. Желтый лондонский туман превратил день в ночь, сквозь пелену тумана тускло светили газовые рожки уличных фонарей… По Альбемарл-стрит, словно призраки, плыли мрачные тени прохожих. Прошли секунды, наступило время действовать.

В своей Bakerian Lecture — Бакеровской ежегодной лекции[17], читанной 20 ноября 1807 года, Деви рассказывает об этом решающем опыте:

«Маленький кусочек кали, который в течение нескольких секунд был выставлен на воздух, так что его поверхность сделалась проводящей, был помещен на изолированный платиновый диск, соединенный с отрицательным полюсом интенсивно действовавшей батареи в 250 пластин с поверхностью в 6 дюймов и в 4 дюйма; в то же время платиновая проволока, соединенная с положительным полюсом, была приведена в соприкосновение с верхней поверхностью щелочи. Весь прибор находился на открытом воздухе.

При этих условиях вскоре обнаружилось энергичное действие. Кали начал плавиться у обеих точек электризации, причем у верхней поверхности наблюдалось энергичное выделение газа, у нижней — отрицательной поверхности — газ не выделялся. Вместо этого появлялись маленькие шарики с сильным металлическим блеском, внешне ничем не отличавшиеся от ртути. Некоторые из них сейчас же после своего образования сгорали со взрывом и с появлением яркого пламени, другие не сгорали, а только тускнела, и поверхность их покрывалась в конце концов белой пленкой.

Многочисленные опыты вскоре показали, что эти шарики состоят из того вещества, которое я искал и которое является легко воспламеняющимся основанием кали».

Когда Деви увидел крохотные крупинки нового вещества, загоревшиеся в воздухе, он запрыгал, как ребенок, по комнате, не будучи в силах сдержать свою радость.

Лихорадочная работа продолжалась. Изучались свойства открытого элемента, готовился опыт для разложения другой едкой щелочи — едкого натра. Для разложения натриевой щелочи понадобился Вольтов столб большей мощности. Если для разложения 40–70 граммов едкого кали было достаточно 100 шестидюймовых пластин, то для разложения едкого натра пришлось применить батарею в 250 пластин. Шарики нового вещества, полученного уже не из едкого кали, а из едкого натра, напоминали своего сородича. В момент своего образования они часто сгорали, иногда же распадались на меньшие шарики и с большой скоростью проносились по воздуху. Они напоминали маленький фейерверк, образуя удивительно красивые огненные струи.

17

Бакеровская лекция, ежегодно читаемая в Королевском обществе, была учреждена по воле, высказанной в завещании Генри Бакера — знаменитого английского натуралиста, умершего в 1774 году.