Как были открыты химические элементы
Шрифт:
Впервые решить эту задачу попытались Г. Дэви и И. Берцелиус. Они хотели разложить алюмину на составляющие с помощью электрического тока. Успеха достигнуто не было, а практическую значимость получило лишь предложение Г. Дэви (1807) назвать искомый элемент «алюминиум» (алюминий). Это название со временем сделалось международным, хотя, например, в России долго применяли слово «глиний».
Получить алюминий в металлическом состоянии впервые удалось в 1825 г. датскому ученому Г. Эрстеду, который вошел в историю скорее как физик, нежели химик. Именно он открыл возникновение магнитного поля при прохождении электрического тока, но и в деле приготовления алюминия он зарекомендовал себя искусным химиком. Раскалив докрасна смесь глинозема с углем, Г. Эрстед пропустил через нее струю хлора; результатом было получение безводного хлорида алюминия. Это новое вещество ученый нагревал затем с амальгамой калия. Так впервые была приготовлена амальгама алюминия. Стоило Г. Эрстеду отогнать ртуть,
Второе открытие алюминия произошло двумя годами позже, в 1827 г. Несомненно, что как химик-экспериментатор Ф. Вёлер превосходил Г. Эрстеда, и потому осуществленный им процесс выделения металлического алюминия отличается большой продуманностью. Сначала Ф. Вёлер не сумел получить металл согласно рецепту датского коллеги. В конце концов, пользуясь советами Г. Эрстеда, немецкий ученый приготовил немного безводного хлорида алюминия, но решил для этого процесса разработать собственную методику: 1) получить гидроксид алюминия; 2) приготовить густую пасту из гидроксида, угля и растительного масла; 3) прокалить пасту и получить смесь алюминия с угольным порошком; 4) пропуская через смесь сухой хлор, получить чистый безводный АlСl3. Сложность этого способа искупалась чистотой полученного продукта. Разлагая его калием, ученый подобрал такие условия, чтобы получавшийся металл был возможно более чистым. Ф. Вёлер оказался первым химиком, описавшим важнейшие свойства металлического алюминия, а в 1845 г. получил металл в слитке.
Но Ф. Вёлер так же, как и его предшественник, не сумел получить чистый алюминий. Решающее слово сказал французский химик А. Сент-Клер Девилль. Он в 1854 г. приготовил образцы чистого металла, используя для восстановления хлорида не калий, а натрий. И одновременно с Р. Бунзеном осуществил процесс электролиза расплавленного двойного хлорида алюминия и натрия. Так алюминий был впервые приготовлен электрохимическим путем. А. Сент-Клер Девилль был также пионером промышленного получения алюминия.
Не так легко поверить, что этот серебристый металл всего сто лет назад был чрезвычайно дорог и его называли даже серебром из глины. Изделия из алюминия ценились отнюдь не дешевле золотых. Только разработка способа получения дешевой электроэнергии и нахождение богатых запасов алюминиевых руд сделали алюминий металлом повседневности.
ТОРИЙ
Этому химическому элементу И. Берцелиус (автор открытия) дал грозное имя «торий» (в честь Тора — древнескандинавского бога-громовержца). Однако знаменитый шведский химик поспешил, так как никакого тория, никакого нового элемента он в 1815 г. не нашел. В тот год И. Берцелиус анализировал редкий минерал из Фалунских рудников, в котором обнаружил, как ему представлялось, оксид нового, еще неизвестного элемента. Этого И. Берцелиусу показалось достаточным, чтобы удлинить список существующих элементов еще на одно наименование. Никто из современников не позволил себе выразить даже тени сомнения (в те годы И. Берцелиусу верили безоговорочно). Засомневался, однако, сам автор открытия, и, как выяснилось, не зря: через 10 лет торий пришлось «закрыть», поскольку оксид оказался фосфатом иттрия — элемента, давно уже известного. В 1825 г. былое торжество превратилось в ничто.
Годом позже Ф. Вёлер упомянул об открытии нового элемента в норвежском редком минерале, теперь известном под названием «пирохлор». Для Ф. Вёлера это наблюдение осталось мимолетным, и, как потом выяснилось, напрасно.
Тем временем Г. Эсмарк нашел на острове Левен (близ берегов Норвегии) тяжелый черный минерал. Образец этого минерала ученый послал И. Берцелиусу, который провел тщательный химический анализ. В 1828 г. он сообщил о выделении из минерала силиката нового элемента. Тут-то и пригодилось старое название «торий». Минерал же, послуживший источником тория-2, получил от И. Берцелиуса название «торит».
Когда И. Берцелиус изучал важнейшие свойства тория, то Ф. Вёлер обратил внимание на то, что они похожи на свойства элемента, который он легкомысленно оставил без внимания в 1826 г. Но Ф. Вёлеру суждено было испытать еще горшее разочарование. Через 6 лет знаменитый немецкий ученый и путешественник А. Гумбольдт подарил ему образец пирохлора из Сибири. В нем Ф. Вёлер нашел торий, как в свое время в норвежском пирохлоре. Торий сыграл с Ф. Вёлером злую шутку.
И. Берцелиус тщетно пытался выделить металлический торий. Долгие годы элемент был известен лишь в виде оксида. Металл удалось получить в 70-х годах прошлого века. Так торий стал вторым радиоактивным элементом (после
ВАНАДИЙ
…На далеком севере жила в старые времена богиня Ванадис, прекрасная и миловидная. Однажды кто-то постучал в ее дверь. Богиня продолжала уютно восседать в кресле и думала: пускай постучат еще. Но более никто не постучал, а тот, кто стучал, удалялся прочь. Богине стало любопытно: кто же оказался равнодушным? Она открыла окно и увидела того, кто уходил. «Увы, — сказала она себе, — это не кто иной, как старина Вёлер. Конечно, он вполне заслуживает внимания. Если бы он проявил немного больше интереса, он бы получил его».
Спустя несколько дней опять кто-то постучал в дверь, но на сей раз стук был более продолжительным. Богиня, наконец, сама отворила дверь. Вошел Сефстрем, и этот союз породил ванадий. Таково имя нового металла…
В такой аллегорической форме И. Берцелиус в письме к Ф. Вёлеру от 28 января 1831 г. рассказал историю открытия ванадия. История эта оказалась довольно необычной, и не последнюю роль в ней сыграла характерная отличительная способность элемента: его способность образовывать соли, окрашенные в самые различные цвета.
В Мексике, близ селения Цимапан, были найдены залежи свинцовой руды, и в 1801 г. образец ее попал в руки профессора минералогии из Мехико А. Дель Рио. Исследователь, будучи неплохим аналитиком, изучил образец и пришел к выводу, что в нем содержится новый металл, похожий на хром и уран. Затем А. Дель Рио получил несколько соединений металла — каждое было окрашено по-своему. Поразившись этому обстоятельству, ученый предложил для нового элемента название «панхромий» (от греческого слова, означающего «окрашенный в разные цвета»), но вскоре изменил его на другое — «эритроний» (соответствующее греческое слово значит «окрашенный в красный цвет»). Причиной послужило то, что многие соли нового элемента приобретали при нагревании красную окраску. Имя А. Дель Рио было малоизвестно европейским химикам, и, услышав о его результатах, они отнеслись к ним с сомнением. Да и сам мексиканский минералог потерял уверенность. Изучая эритроний далее, он фактически «закрыл» свое открытие, заявив, что этот элемент просто-напросто хромат свинца. И в Европу был отправлен текст новой статьи А. Дель Рио, озаглавленной «Открытие хрома в свинцовой руде из Цимапана». Ее образец проанализировал в 1809 г. А. Колле-Декоти из Парижа и подтвердил ошибочное мнение мексиканского профессора. Ошибочное потому, что ведь А. Дель Рио действительно открыл ванадий. Трудно установить причины его неуверенности в достигнутых результатах. В 1832 г., после вторичного обнаружения ванадия, А. Дель Рио писал в учебнике по минералогии, что наблюдавшийся им некогда металл был вовсе не хромом, а ванадием. Но честь открытия ванадия принадлежит не А. Дель Рио, а шведскому химику Н. Сефстрему.
Это он выделил в 1830 г. из железной руды, добытой в руднике Таберг, небольшое количество нового элемента. Но тем самым Н. Сефстрем доставил немалое огорчение Ф. Вёлеру. Незадолго до того, как открытие нового элемента было предано гласности, Ф. Вёлер изучал ту самую свинцовую руду из Цимапана, в которой 30 лет назад А. Дель Рио обнаружил эритроний. Ф. Вёлер, как сообщил он в письме Ю. Либиху, 2 января 1831 г. уже нашел в этой руде кое-что новое. Однако, работая с парами фтороводорода, Ф. Вёлер отравился и на несколько месяцев прекратил всякую деятельность. Можно представить себе его досаду, когда он узнал об открытии Н. Сефстрема. И. Берцелиус утешал своего коллегу и друга. Он писал, что химик, открывший способ искусственного получения органического вещества (Ф. Вёлер синтезировал мочевину. — Авт.), вполне может отказаться от притязаний на приоритет открытия нового элемента, поскольку можно открыть десять неизвестных элементов при такой же затрате ума. И. Берцелиус и Н. Сефстрем дали новому элементу название «ванадий» (в честь древнескандинавской богини красоты Ванадис). На русском языке название «ванадий» было введено в употребление Г. И. Гессом. Ф. Вёлер между тем довел до конца свое исследование мексиканской руды и окончательно доказал, что в ней содержится именно ванадий, а не хром, как полагал А. Дель Рио. Впоследствии этот минерал получил название «ванадинит» и был обнаружен в разных частях Земли. И. Берцелиус и Н. Сефстрем продолжили изучение ванадия, причем они пришли к выводу об аналогии ванадия с хромом. Они же безуспешно пытались приготовить элемент в металлическом состоянии. Одно время казалось, что они принимали за металл либо оксид ванадия, либо его нитрид. Завершающий этап в открытии ванадия связан главным образом с деятельностью английского химика Г. Роско. В 60-х годах он детально изучил химию ванадия и показал, что этот элемент не является аналогом хрома и урана. Напротив, считал он, ванадий, с одной стороны, подобен ниобию и танталу, а с другой — во многом похож на элементы группы фосфора. В 1869 г. Г. Роско сумел приготовить металлический ванадий. Работы этого ученого высоко ценил Д. И. Менделеев, считая, что они сыграли важную роль в подготовке открытия закона периодичности.