Вскоре они вдвоём отправились в двухгодичное путешествие по Европе, в ходе которого Фарадей получил систематические знания, ознакомился с новейшими направлениями в науке, завязал знакомства с выдающимися учёными. По возвращении из путешествия Дэви из — за подорванного здоровья уже не вернулся к научной работе, и Майкл Фарадей впервые получил возможность приступить к самостоятельным научным исследованиям.
Для начала он занялся изучением соединений воды с хлором. Однажды, нагревая смесь воды с хлором в запаянной стеклянной трубке, он заметил, что выделяющийся хлор оседает на холодных стенках трубки в виде жёлтых капель, похожих на масло. В эту минуту в лабораторию зашёл его коллега доктор Парис и, увидев на стенках трубки маслянистые капли, рассердился на Фарадея: он решил, что тот берёт для работы грязные сосуды.
На следующее утро доктор Парис получил письмо: «Милостивый государь! Масло, которое Вы видели вчера, оказалось жидким хлором. С почтением, М Фарадей».
Лаборатория Майкла Фарадея
Со временем Фарадею удалось получить не только жидкий хлор, но и целый ряд других газов, проложив тем самым своеобразный мостик между двумя агрегатными состояниями вещества — газообразным и жидким. В частности, он получил жидкий аммиак, углекислый газ, хлор, хлороводород, этилен и др. И всё же некоторые газы ему никак не удавалось сгустить и получить в жидком виде. Эти газы получили название «постоянных» и ещё долгое время оставались несжиженными. Только в 1882 году польские учёные З. Врублёвский и К. Ольшевский смогли наконец получить «жидкий воздух». Ещё позже, в 1908 году, голландскому физику Х. Камерлинг-Оннесу удалось получить жидкий гелий. Твёрдый же гелий впервые был получен нидерландским физиком В. Х. Кеезомом в 1926 году.
Гемфри Дэви, наставника Фарадея, неприятно задело, что его бывший ассистент самостоятельно совершил важное научное открытие и даже опубликовал его. Возможно, имела место банальная зависть, присущая почти каждому человеку. Так или иначе, но когда было предложено выбрать Фарадея в члены Королевского Общества, Дэви оказался единственным, кто проголосовал против. Но Фарадея это не обидело: будучи по натуре человеком скромным и добросердечным, он всё равно был благодарен своему учителю за всё, что тот для него сделал.
У Фарадея было множество способов и возможностей поправить своё более чем скромное материальное положение, но он отвергал их, чтобы больше времени уделять научной работе. Впоследствии он стал директором Королевского института Англии, читал лекции студентам.
Дэви изучал электролиз с качественной стороны, а Фарадей ввёл в эту область точные количественные методы и с их помощью открыл основные законы, которые и сейчас составляют фундамент современной электрохимии. (Кстати, ты знаешь первый закон Фарадея? Так вот первый закон Фарадея гласит: никому не рассказывай о законах Фарадея! Шутка, конечно же.) Фарадей доказал, что одно и то же количество электричества, пропущенное через вещество/раствор, всегда разлагает одинаковое количество вещества, независимо от условий проведения опыта.
Майкл Фарадей читает публичные лекции
Майкл Фарадей, читающий лекцию
Опыт, иллюстрирующие понятие электоромагнитной индукции
Опыт, иллюстрирующие понятие электоромагнитной индукции
Эксперимент электромагнитного вращения Фарадея
Также мы обязаны Фарадею понятием «ион», которое и сейчас используем в науке.
Ион — это частица, переносящая электрический заряд в жидких проводниках с одного места на другое. То есть ион — это носитель электрической энергии.
Проще говоря, если мы возьмём атом водорода и отберём у него электрон, то получим положительно заряженный ион H+ (но данное понимание пришло только в начале XIX века).
Нельзя не упомянуть и о других фундаментальных работах Фарадея. Так, именно ему мы обязаны открытием фундаментальных законов электродинамики и введением в науку чрезвычайно важного понятия о силовых линиях.
Как видим, недолгая эпоха флогистона закончилась рождением новых научных ветвей и в химии, и в физике. Далее они будут идти плечом к плечу, всё сильнее раскручивая маховик времени и увеличивая достижения научно-технической революции, которая вот-вот произойдёт.
Но об этом — в следующих главах.
Глава 5. Либих. Изгой один
1812 год, Франция напала на Россию, но об этом пусть говорят на уроках истории, мы же с тобой перенесёмся сейчас в Дармштадт, Германию. Ярмарка в этом году выдалась необыкновенно оживлённой. Со всех сторон съехались купцы и торговцы, надеясь продать свои товары. В те времена это было делом нелёгким: крупных торговых сетей и супермаркетов ещё не придумали, скорые и надёжные пути сообщения между населёнными пунктами отсутствовали. Поэтому ярмарки оставались практически единственным способом торговых взаимоотношений.
Среди многочисленных лавок на видном месте стоит человек, окружённый любопытной толпой зрителей, и совершает различные чудеса: то мгновенно склеивает разбитую чашку, то с помощью какой-то жидкости выводит пятно с одежды кого-нибудь из желающих. Показывая фокусы, человек объясняет, учит и попутно расхваливает свои товары: фейерверки, средство для зубов и др. Он показывает зевакам, как можно в одно мгновение приготовить взрывчатый горох из ртути, спирта и азотной кислоты. Перед нами — странствующий химик.
За всеми его действиями из толпы наблюдает маленький мальчик. С лица мальчишки не сходит лукавая ухмылка: он как бы даёт понять, что уж ему-то секреты всех этих фокусов давно известны. И это действительно так: 9-летний паренёк в толпе — сын владельца аптекарского магазина. Его зовут Юстус Либих, и он украдкой успел познать уже многие тайны химического искусства.
Юстус Либих
Юстус Либих (1803–1873) с детства любил повторять опыты великих химиков, описанные в книгах по химии. Эти опыты интересовали его гораздо больше, чем игры со сверстниками и тем более школьные занятия. В школе он вообще считался одним из худших учеников. Возможно, Юстус мог бы претендовать и на звание самого худшего, но это место уже было занято его другом Рейлингом, который уделял школьным наукам внимания ещё меньше, чем он. Впрочем, плохая успеваемость не помешала Рейлингу стать впоследствии известным композитором и директором придворного оркестра в Вене. А что же Либих? Какая судьба была уготована ему?
Юстус Либих был с позором исключён из предпоследнего класса как неспособный к обучению и отдан в услужение аптекарю. Он с удовольствием продолжил заниматься химическими опытами — то в своей комнате, то на чердаке. Охотнее всего Юстус проделывал опыты со взрывчатыми веществами, ведь они интересовали его с детства. (Тут я хочу отметить, что подобных любителей похимичить у себя дома хватает и в настоящее время. Я лично знаком с несколькими школьниками, домашние химические лаборатории которых оснащены порой даже лучше, чем школьные. В таких случаях родителям очень важно не заглушить интерес к химии у своих детей, а мудро направить их деятельность в мирное русло и по возможности помочь им получить доступ в настоящие серьёзные лаборатории, где они смогли бы, в целях безопасности, развивать свои знания под присмотром профессионалов.)
Однажды ночью, во время опыта по изучению гремучего серебра, произошёл сильный взрыв, начисто разметавший часть крыши. Поняв, что сопротивляться увлечению сына бесполезно, отец отправил его в Боннский университет, где тот мог бы свободно заниматься любимой наукой.
Однако в университете Либиха ждало разочарование: преподавание химии в Германии велось в те времена на столь низком уровне, что сводилось в основном к чтению лекций. Сам Либих писал: «В большинстве университетов не было собственной кафедры химии. Лекции по химии читались профессором медицины, который должен был преподавать химию, в связи с токсикологией и фармакологией. Поэтому он читал столько, сколько сам знал, а знал он немного».
Недовольный таким положением дел, Либих перевёлся в Эрлангенский университет, но и там надолго не задержался. В Эрлангене он вступил в студенческую организацию «Ренания», участвовал в демонстрациях, и вскоре был объявлен неблагонадёжным. Либиху пришлось бежать в Дармштадт, но рука правосудия достала его и там. В итоге, отбыв наказание в тюрьме, для продолжения научного образования он отправился в Париж.
В отличие от Германии, во Франции химия процветала. Учение Лавуазье привлекало к ней всё новых исследователей, желающих расширить и углубить его идеи. Вот и Либих, желавший обрести ясное и трезвое представление о природных явлениях, а также приобрести умение точно анализировать химические тела, занялся в Париже изучением новых, самостоятельно им выбранных задач. Предпочтение, как водится, отдал взрывчатым соединениям — гремучей ртути и гремучему серебру. Довольно скоро Либих пришёл к открытию, что гремучая ртуть, гремучее серебро и другие подобные соединения взрывчатых веществ являются солями, то есть сочетанием металлов с остатком одной общей кислоты. Эту кислоту он назвал «гремучей кислотой».
Подвергнув её тщательному анализу и определив химический состав (углерод, кислород, водород, азот), в 1823 году Либих предложил Парижской Академии наук точную формулу гремучей кислоты. Каково же было его изумление, когда он узнал, что одновременно с ним другой немецкий химик описал аналогичное вещество, состоявшее из тех же элементов в тех же пропорциях, и назвал его «циановой кислотой»!
Этим «другим химиком» был Фридрих Вёлер (1800–1882). Подобно Юстусу Либиху, Фридрих с детства тяготел к химическим опытам. Правда, повзрослев, он начал изучать медицину, но затем всё-таки оставил её и, переехав из родных мест в Гейдельберг, полностью посвятил себя изучению химии. Как и Либиха, Вёлера не удовлетворил уровень преподавания химии в немецких университетах, поэтому он тоже отправился во Францию, причём к самому Берцелиусу.