Гемфри Деви

В 1871 году великий русский ученый Д.И. Менделеев расположил элементы по горизонтали, в порядке возрастания их атомного веса, а по вертикали собирал их в групы с одинаковыми свойствами: первая вертикаль — элементы, похожие по своим свойствам на натрий и калий, вторая вертикаль — элементы со свойствами магния, кальция и бария, и т. д. При этом получилось, что в третьей вертикали после алюминия должны были бы стоять два элемента, но тогда они еще не были известны. Менделеев предположил, что эти элементы вообще еще не открыты и, исследуя свойства соседних элементов, гениально предсказал все свойства двух неоткрытых элементов. Открытие скандия и галлия подтвердило до малейших подробностей все свойства, которыми Менделеев наделил еще не открытые элементы! Таким образом, Менделеев дал развернутое изложение периодического закона: все химические и большинство физических свойств элементов являются периодической функцией их атомного веса. Этот вывод был не умозрительным, он имел своими корнями глубокое изучение физических и химических свойств элементов.

Дальнейшее развитие науки — открытие супругами Кюри радиоактивности, работы Бора и др. — показало, что атом не неделим: он, в свою очередь, представляет сложную систему, которую в простейшем случае можно рассматривать как систему, состоящую из положительных (протонов) и отрицательных (электронов) частиц. Английский ученый Мозли на основании этих открытий уточнил закон Менделеева: свойства элементов есть периодическая функция положительного заряда ядра атома.

В наше время периодическая система элементов представляется в виде девяти вертикальных групп элементов с одинаковыми свойствами (причем одна группа — группа благородных газов — гелий, неон, и др. не была ни открыта, ни даже предсказана Менделеевым, но она вполне подтверждает его периодический закон) и семи горизонтальных групп, так называемых периодов групп с неповторяющимися свойствами. Атомный номер каждого элемента численно равен положительному заряду ядра (см. таблицу в конце книги)[18].

Из этой таблицы особенно наглядна громадная работа, которую проделал Деви; он открыл большинство элементов первой и второй групп; свойства соединений элементов седьмой группы (хлора, иода, фтора) также впервые тщательно изучались им.

…Работа Деви продолжалась. Сделать нужно было еще много, а здоровье внушало опасения.

Натрий и калий — щелочные металлы (первая группа элементов) были открыты: на очереди — металлы щелочно-земельные (вторая группа элементов).

Эти металлы в свободном виде не встречаются, но они известны во многих сложных соединениях с другими веществами. Барит — тяжелый шпат — в Грузии образует целые горы. Соединенный с хромом и кислородом, он известен художникам, желающим передать золотые краски осени, и называется у них баритовая желть. Много разнообразных солей этого неизвестного элемента встречается в природе.

Пользуясь своим испытанным методом, Деви в 1808 году открыл следующий металл — барий. Так с помощью Вольтова столба была раскрыта еще одна тайна природы.

Лаборатория Королевского института превратилась как бы в фабрику, в которой Деви постепенно открывал все новые химические элементы, удивляя и потрясая мир. В его руках Вольтов столб делал чудеса.

На очереди был следующий элемент.

На дне океанов живут моллюски, кораллы; причудлива прекрасная игра форм и цветов. Растут, веками поднимаясь со дна морского и, наконец, появляются, освещенные лучами южного солнца, сказочные атоллы — коралловые острова. Это — живые существа, — всю свою жизнь выделяющие известь. Известняк, мел, мраморы — много их, разнообразных соединений неизвестного металла. Этот неизвестный металл составляет почти четыре процента веса земной коры. Сколько сотен миллиардов тонн этого вещества таят в себе недра земные!

Деви блестяще справляется с труднейшей задачей и открывает кальций. Этот белый блестящий металл плавится при 780°, он тягуч и легко поддается обработке. Он только в полтора раза тяжелее воды и в пять раз легче железа; его главное замечательное свойство — легкость.

Уже более века прошло с тех пор, как Деви открыл кальций, но и теперь еще не наступило время его широкого всестороннего использования в технике и в производстве; время это близится, оно не за горами.

Третьим из группы щелочно-земельных металлов был открыт стронций. В 1787 году в окрестностях местечка Стронциан (Англия) нашли новый минерал; он получил название — стронцианита. Через пять лет некоторые ученые высказали предположение, что в нем содержится неизвестный металл. Прошло десять лет, и в 1808 году Деви при помощи электролиза гидрата окиси стронция открывает этот металл и дает ему имя — стронций. Если соли бария окрашивают бенгальские огни и фейерверки в зеленый цвет, то соли стронция — в яркий пурпур. Барий и стронций, правильнее — сернистые соединения этих элементов в присутствии сернистых тяжелых металлов фосфоресцируют, то есть светятся в темноте.

Открытый через столетие родственный барию сказочный радий также излучает в пространство огромные количества лучистой энергии; но это явление совершенно другого порядка, и оно мало общего имеет с фосфоресценцией бария и стронция, но барий, стронций и радий имеют много других сходных свойств, почему они и находятся в одной группе элементов Менделеевской таблицы.

В течение 1807 и 1808 годов Деви открыл пять металлов: калий, натрий, кальций, барий и стронций. Он не только открыл эти элементы, но и детально их исследовал. Его современники вправе были сказать, что свойства вновь открытых металлов изучены лучше, чем свойства металлов, знакомых человеку со времен седой древности.

Со своими разнообразными знаниями Деви широко охватывал изучаемые явления и глубоко проникал в химическую историю элементов. Он старался вникнуть в сложный и многообразный путь изменения элементов в земной коре. На этой основе много позже возникла специальная наука — геохимия, изучающая кругооборот веществ в природе и химическую историю их на нашей планете.

Академик В.И. Вернадский в своих «Очерках геохимии» подчеркивает, что «геохимия — наука двадцатого столетия». Пятью страницами дальше он указывает на участие Гемфри Деви в формировании этой науки XX века как на одну из малоизвестных сторон его творчества: «Гемфри Деви — блестящий экспериментатор, физик и химик, охватывавший всю науку своего времени, мыслитель, шедший своим путем и задумывавшийся над проблемами бытия, одаренный глубоким поэтическим пониманием природы, все время связывавший науку с жизнью, — является одной из самых ярких фигур первой половины столь богатого ими XIX столетия. Деви оказал огромное влияние на науку своего времени своими лекциями, многочисленными статьями и книгами, блестящими опытами. В его работах мы на каждом шагу найдем данные об истории химических элементов в земной коре. В этом отношении он развил в новом масштабе пути, открытые Руэлем и Лавуазье. Его работы явились прообразом всех позднейших трактатов по химии, всегда связывавших изложение химии элементов с геохимией. В позднейших обобщающих обзорах Дюма, Либиха, Менделеева и других, подходивших к этим вопросам, мы всегда находим размышления и нередко яркие обобщения в области геохимических проблем. После него [Деви] геохимические проблемы вошли в курс неорганической химии; там мы находим их в течение всего XIX века. Они изучались, между прочим, в истории отдельных химических элементов».

Приближался ноябрь 1808 года. Уже два раза Деви пришлось выступать со своими сообщениями на «Бакеровском чтении»; в текущем году он должен в третий раз оправдать свое исключительное значение в английской науке. Кроме доклада о трех открытых металлах — барий, стронций и кальций, Деви готовил еще нечто, не менее важное. Дело было до чрезвычайности запутанное. Но оно стояло на перекрестке всех химических дорог, с ним связывалась вся система химической науки.

18

Указанная таблица приводится здесь. (Прим. верстальщика)