Страница 25 из 39
И еще — кроме кобальта. Правда, прежде считалось, что атомные веса у кобальта и никеля совершенно одинаковы — 59, а в конце концов один из них оказался чуть-чуть тяжелее. Но, к сожалению, тяжелей оказался не никель, а стоящий перед ним кобальт.
А в 1894 году к этим двум элементам, не желавшим подчиняться общей дисциплине, присоединился третий.
Глава шестая,
в которой Рамзай нарушает периодический закон открытием нового элемента, а потом, используя этот закон, отыскивает целое новое семейство
О необычайной скромности Генри Кавендиша уже упоминалось. Когда через столетие после смерти ученого заглянули в его архив, то обнаружили там открытия, которые затем были сделаны заново другими исследователями. Например, закон Кулона — о том, что сила взаимодействия двух зарядов обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, — был открыт Кавендишем на двенадцать лет раньше Кулона.
Кое-что выяснилось и о другом ранее неизвестном открытии Кавендиша. После того как Даниел Резерфорд, израсходовав весь кислород на горение угля и осадив углекислый газ, обнаружил, что в сосуде остался азот, Кавендиш решил проверить, однороден ли этот оставшийся газ.
Проверял Кавендиш так. Он взял электростатическую машину, с помощью которой можно было получать электрические искры — других источников электричества еще не было, — и стал пропускать искры через воздух, обогащенный кислородом.
В том же сосуде Кавендиш поместил чашку с раствором едкого натра, чтобы поглощать образующиеся окислы азота.
Дело подвигалось крайне медленно, поскольку искры были слабенькие. Три недели подряд крутил упорный лорд рукоятку машины, пока оставшийся в сосуде газ не перестал соединяться с кислородом.
Инертный остаток составлял примерно сто двадцатую часть первоначального объема газов.
Это было в 1784 году.
Через сто десять лет после этого опыта на тот же остаток наткнулись два соотечественника Генри Кавендиша — директор Кавендишской лаборатории Кембриджского университета лорд Релей и профессор Лондонского университета Уильям Рамзай.
Началось с того, что лорд Релей, измеряя плотность самых обыкновенных газов — кислорода, водорода, азота, — столкнулся с непонятным явлением. У азота оказались две разные плотности. Они отличались очень немного, но отличались безусловно. Все дело было в том, откуда брался азот. Если из воздуха, то плотность у него была чуть побольше. А если на какого-нибудь соединения — аммиака, или селитры, или азотной кислоты, — то чуть поменьше.
Ломал, ломал голову лорд Ролей и наконец обратился в почтенный журнал "Нейчер" ("Природа") с просьбой посоветовать ему что-нибудь. Но я редакция почтенного журнала не знала, в чем дело.
Услыхав о непонятных вещах, происходящих с обыкновенным азотом, да еще не где-нибудь, а в одной из лучших лабораторий мира, Уильям Рамзай приехал и Кембридж и сказал лорду Релею, что тут может быть только одна причина: в азоте из воздуха есть еще какая-то более тяжелая примесь.
Релей сначала не соглашался. Опыт Кавендиша был никому не известен. А предположить, что может быть еще менее активный газ, чем азот, Релей не мог. В таблице Менделеева для такого газа места не было.
Но Рамзай настаивал. Он даже брался провести все необходимые исследования.
Релей согласился.
Рамзай поехал к себе в Лондон и взялся за дело. Он знал, что нагретый магний легко поглощает азот, и воспользовался этим свойством магния для того, чтобы попытаться отделить от атмосферного азота более тяжелую примесь.
Сделал он так — взял трубку с медными стружками, раскалил и стал через нее пропускать воздух. Стружки почернели, значит, кислород соединился с медью. А все остальное Рамзан собрал в баллон.
Это все остальное он пропустил через известковую воду, чтобы она поглотила углекислый газ, который всегда в небольшом количестве есть в воздухе. Известковая вода стала белой.
Теперь Рамзай взял магниевые опилки и бросил их в сосуд. И принялся этот сосуд нагревать, чтобы связать азот с магнием.
Прошел час, другой, третий.
Рамзай измерил плотность оставшегося в сосуде газа: 16. Плотность азота равна 14. Значит, в сосуде было что-то тяжелее азота.
Рамзай продолжал опыт.
Через три часа он снова измерил плотность газа — она возросла до 17,5.
Еще три часа — и плотность поднялась до 19!
Рамзай отделил газ от опилок и, крепко сжимая сосуд, поспешил к спектроскопу.
Так и есть — в спектре этого тяжелого газа ярко светились не известные у других газов красные и зеленые линии. Новый элемент!
Несколько дней подряд раскалял Рамзай магниевые опилки в сосудах с азотом и, когда собрал наконец чуть не сотню кубических сантиметров нового газа, написал о своем открытии в Кембридж, лорду Релею.
Но пока Рамзай возился с магнием, лорд Релей тоже не дремал.
Не очень веря в успех, он все же решил провести собственные исследования. Про магний он не знал — он был не химиком, а физиком, — поэтому он стал связывать азот старым испытанным методом сэра Генри Кавендиша. Тем более, что электрический ток теперь получить было куда проще — существовали уже и аккумуляторные батареи, и динамо-машины. И неделями крутить ручку уже не приходилось.
И когда пришло письмо от Рамзая, у Релея тоже было накоплено немного такого же самого газа.
Все лето они исследовали новое вещество, а 13 августа 1894 года доложили о нем на съезде Британского общества естествоиспытателей в Оксфорде.
Они доложили, что газ этот еще более инертен, чем азот. Что с кислородом он не желает соединяться даже под действием электрических искр. И с магнием тоже не желает. И ни с какими другими веществами его тоже соединить не удалось. И что в отличие от атомов других газов — водорода, кислорода, того же азота, — его атомы не соединяются даже друг с другом. Они носятся не в виде двухатомных молекул, как все прочие газы, а прямо так, поодиночке!
В какое семейство можно было определить этот сверхинертный элемент? Такого семейства в таблице Менделеева не существовало!
И атомный вес был у нового газа престранный: чуть поменьше, чем у кальция, и безусловно больше, чем у калия. То есть он хотел затесаться между щелочным и щелочноземельным элементами. Худшего места нельзя было бы и придумать!
Когда британские естествоиспытатели выслушали все это, на съезде наступило довольно долгое молчание.
Первым нарушил его физик Оливер Лодж. Он спросил:
— Не открыли ли вы, господа, и название этого газа?
Ни Рамзай, ни Релей о названии еще не думали. Только накануне они убедились, что этот газ существует в виде отдельных атомов, а значит, он действительно элемент, а не какое-нибудь сложное вещество.
Тогда председательствовавший на съезде доктор Медан предложил назвать новый газ аргоном: в переводе с греческого это означало "недеятельный", или проще — "бездельник".
Загадку, которую аргон задал науке, полностью разгадать удалось только через двадцать лет. И совсем другим людям.
Но наполовину ее разгадал тот же Рамзай. И довольно скоро.
Вскоре после съезда, на котором Рамзай и Релей доложили о своем открытии, в Лондон приехал американский геолог доктор Гиллебранд.
Узнав об аргоне, он посетил Рамзая и рассказал ему, что недавно сам чуть не открыл новый элемент. Он исследовал минералы, которые содержат редкий элемент уран, и обнаружил, что все они при растворении в кислотах выделяют какой-то весьма недеятельный газ. И он, Гиллебранд, заикнулся было, что это новый элемент, но коллеги подняли его на смех. И действительно, газ оказался азотом.
— А в каком минерале этого азота больше всего? — спросил Рамзай.
— В клевеите, — ответил доктор Гиллебранд.