орый г. Пристли открыл… даже, я думаю, раньше меня…"[14]
Важно, что именно благодаря Лавуазье из факта, означавшего просто открытие нового элемента, открытие кислорода превратилось в крупнейшее событие в истории химии. Лавуазье разработал химическую теорию горения и окисления, разгромил теорию флогистона. Поясним: флогистон (от греч. Φλογιστός – "горючий") – некая огненная невесомая субстанция, которая была придумана для объяснения процессов горения. Полагали, что он улетучивается при сгорании вещества. Существование флогистона было опровергнуто А. Лавуазье. В 1789 г. он издал "Начальный учебник химии", который был переведен на иностранные языки, и в результате ученые постепенно начали отказываться от теории флогистона. Вершиной его творчества стала формулировка фундаментального закона сохранения вещества. Справедливости ради отметим, что семнадцатью годами ранее этот закон сформулировал М. В. Ломоносов, но его работы в Европе не были известны.
Французская революция, изменившая судьбу Пристли, сыграла роковую роль и в жизни Лавуазье. Его опыты требовали внушительных средств. Стараясь обеспечить свою работу, Лавуазье стал членом акционерного общества "Генеральный откуп". Деятельность общества, законную с точки зрения буржуазного государства, революция сочла незаконной. Лавуазье вместе с другими членами "Генерального откупа" был отдан под суд революционного трибунала, созданного во время Французской революции для расправы с "политическими преступниками". Приговоренные обвинялись в заговоре против французского народа, в помощи врагам нации, в том, что добавляли вредные примеси к жизненно важным запасам, и т. п. Лавуазье даже не пытался скрываться или бежать, уверенный в том, что сумеет полностью отчитаться в финансовой деятельности общества. Кроме того, он полагал, что будут учтены его научные заслуги. Революционный трибунал отверг все оправдательные доводы, а председатель трибунала заявил: "Республике нужны не химики, а патриоты". 8 мая 1794 г. Лавуазье погиб под ножом гильотины. Эпитафией стали слова известного математика Жозефа Луи Лагранжа: "Всего мгновение потребовалось им, чтобы отрубить эту голову, но, может, и за сто лет Франция не сможет произвести еще такую же"[15].
Завершая беседу об открытии кислорода, отметим, что предположения о существовании некой составной части воздуха, поддерживающей горение, встречаются в рукописях китайского ученого Мао Хоа (VIII в.) и в работах Леонардо да Винчи (XV в.).
Что интересно, сведения об открытии кислорода появились задолго до Шееле. Еще в XVI в. голландский инженер К. Дреббел нагреванием калиевой селитры получал газ, поддерживающий дыхание. Этот газ он намеревался использовать в изобретенной им подводной лодке. Открытие держалось в секрете, не было известно ученым и не оказало никакого влияния на развитие науки.
Кого же в итоге считать первооткрывателем кислорода? По существующим правилам приоритет принадлежит тому, кто первым опубликовал сведения о сделанном открытии. Книга Шееле на два года задержалась в типографии, Лавуазье оставил только запись в лабораторном журнале, поэтому официально открытие закрепилось за Пристли. При решении таких вопросов в расчет не принимаются запоздалые клятвы других претендентов и свидетельства очевидцев. Чтобы подобная ситуация не повторялась, в примечаниях к каждой опубликованной работе указывают точную дату поступления рукописи в редакцию.
История открытия брома напоминает забег, где к финишу пришел не самый подготовленный, а самый удачливый участник. В 1825 г. студент Гейдельбергского университета в Германии К. Лёвиг при действии хлора на минеральную воду получил красно-бурую пахучую жидкость. Руководивший работами Лёвига опытный химик Л. Гмелин посоветовал получить новое вещество в достаточных количествах, чтобы подробнее его исследовать, но это так и не было сделано.
Год спустя никому не известный двадцатичетырехлетний лаборант А. Балар, обработав хлором рассолы некоторых соленых болот Франции, получил то же самое вещество и, полагая, что открыл новый элемент, сразу сообщил о своем открытии в Парижскую академию наук. Открытие нового элемента признавалось только после независимой проверки, которую в данном случае провели Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар. Оба подтвердили открытие. Немного ранее, в том же 1826 г., крупнейший немецкий химик Ю. Либих, проводя опыты, получил темно-бурую жидкость, но решил, что это соединение хлора с йодом. Спустя несколько месяцев Либих узнал об открытии Баларом брома и с грустью осознал, что тоже держал в руках бром, но не понял этого вовремя.
Открытие брома резко изменило судьбу Балара. Безвестному лаборанту предложили должность заведующего кафедрой химии в одном из самых престижных учебных заведений Франции – Коллеже де Франс, столь высоко совет колледжа оценил сделанное открытие. Этим был ужасно раздосадован известный французский химик Ш. Жерар, который прочил на должность своего друга, ученого-химика О. Лорана. Узнав о принятом решении, Жерар в сердцах воскликнул: "Это не Балар открыл бром, а бром открыл Балара!"[16]
Чем труднее задача, тем больший азарт вызывает она у исследователей. Фтор – самый активный неметалл, обладающий исключительной реакционной способностью, и экспериментальные трудности, связанные с его получением, долгое время казались непреодолимыми. Большинство известных материалов реагируют с ним, многие элементы при соприкосновении с фтором воспламеняются, он может даже вступать в реакцию с благородными металлами и инертными газами.
Выделение фтора в чистом виде напоминало стремление алхимиков получить алкагест – вещество, растворяющее все вещества. Из простых рассуждений следует, что задача неразрешима. Поскольку алкагест растворяет абсолютно все, его нельзя ни в чем получить и ни в чем хранить.
Получение фтора осложнялась тем, что сам фтор и фтористый водород, из которого многие пытались его выделить, очень ядовиты. Тем не менее многие химики называли его торжественно и поэтично: неприступным, разрушительным, неукротимым элементом и даже королем агрессивности. Не случайно Ампер и Дэви предложили сменить название предполагаемого элемента "флюор" (от флюорита) на "фтор" (греч. Φθόρος – "разрушитель").
Шееле (первооткрыватель кислорода), впервые получивший плавиковую кислоту (водный раствор фтористого водорода), предположил, что она содержит новый элемент. Более всех приблизился к получению фтора Г. Дэви, который по совету Ампера начал проводить электролиз плавиковой кислоты (по аналогии с электролитическим получением хлора). Исследования были приостановлены, так как плавиковая кислота разрушала любые материалы, из которых были изготовлены приборы. Кроме того, Дэви сильно отравился, надышавшись небольшим количеством паров.
Ученик Дэви Майкл Фарадей пытался получить фтор электролизом расплавленных фторидов олова и кальция. Если фтор и возникал в незначительных количествах, то мгновенно реагировал со стенками прибора, и обнаружить его не удавалось.
Выделить фтор удалось лишь спустя 70 лет после первых опытов Дэви. Это сделал Анри Муассан (1852–1907). Он использовал весь накопленный к тому времени опыт и учел высокую реакционную способность фтора. Вся аппаратура была изготовлена из платины, а электроды – из иридиево-платинового сплава; опыты проводились при –23 оС. Соединением, которое было «вынуждено отдать» элементарный фтор при электролизе, стал безводный фтороводород HF, сжиженный сильным охлаждением. В 1886 г. Муассан смог сообщить Парижской академии наук, что ему удалось получить фтор в чистом виде.
Получение фтора современники сравнивали с покорением высочайшей вершины, но слава и признание не могли отвлечь Муассана от исследований. Он вписал свое имя в историю науки дважды, создав электродуговую печь. Печи Муассана произвели настоящий переворот в технике: стало возможным проводить выплавку тугоплавких металлов (молибдена, вольфрама и др.) в промышленных масштабах.
В 1906 г. А. Муассан был удостоен Нобелевской премии за совокупность работ. Это произошло в тот год, когда друзья, ученики и коллеги Муассана торжественно отмечали двадцатилетие со дня получения фтора.
Литература, посвященная периодической системе, необычайно велика, а учение о ней представляет собой крупную главу в истории химической науки. Тем не менее некоторые вопросы обсуждаются редко. Всевозможные подходы к созданию периодической системы, индивидуальная трактовка проблемы разными исследователями и бесконечные интерпретации событий историками науки привели к тому, что на некоторые вопросы долгое время не находили однозначного ответа.
Внешний вид периодической системы знаком каждому: имя, а часто и портрет Менделеева всегда ставят в самое начало таблицы (рис. 9.1).
Отечественные химики настолько к этому привыкли, что при посещении лабораторий в других странах очень удивляются, увидев на стене или на рабочем столе таблицу без имени ее создателя.
Так выглядит верхняя часть таблицы, используемой обычно в физических лабораториях США (на рис. 9.2).
Во многих странах пользуются похожим вариантом таблицы, утвержденным ИЮПАК (IUPAC, Международный союз теоретической и прикладной химии). И здесь отсутствует знакомое нам имя (рис. 9.3).
Неужели авторство Менделеева не является общепризнанным? События, которые привели к описанной ситуации, по-своему драматичны. В науке существуют два пути, ведущие к появлению обобщающих законов. Первый – тщательное накопление фактов и дальнейшая систематизация с помощью логических рассуждений и формулировки нового закона. Во втором случае имеющихся данных недостаточно, остается много белых пятен, но интуиция исследователя помогает восстановить общую картину. История создания периодической системы – яркий пример того, как исследователи приступают к поискам обобщающих закономерностей задолго до того, как накопится исчерпывающее количество экспериментальных данных.