III. МЕНДЕЛЕЕВ ЗАНИМАЕТСЯ ИЗОМОРФИЗМОМ

III. МЕНДЕЛЕЕВ ЗАНИМАЕТСЯ ИЗОМОРФИЗМОМ

Главный педагогический институт был окончен Менделеевым в 1855 году. В его стенах молодой химик успел уже стать знаменитостью. Его первая- еще студенческая – исследовательская работа[8], порученная ему руководителем кафедры химии, предназначалась к опубликованию в серьезном специальном журнале. Характерно, что она должна была искать приюта в журнале по горному делу: ни одного химического журнала в России в то время еще не было.

На выпускном экзамене сияющий Воскресенский принимал поздравления с блестящей подготовкой своего воспитанника.

Немногочисленные знатоки, присутствовавшие на торжестве, отмечали не только отличную эрудицию диссертанта, но и другое: злободневность и остроту темы, избранной для защиты. Для успеха на экзаменах вполне достаточно было бы воспроизвести какую-нибудь прославленную реакцию, вошедшую во все руководства. Достаточно было даже

повторить одно какое-нибудь классическое измерение, доказав тем самым способность дотянуться до высокой техники эксперимента, некогда проявленной учителем. Но нет, ареопагу профессоров было доложено вполне своеобразное исследование.

Менделеев обратился в нем к изучению удивительной способности некоторых веществ заменять друг друга в кристаллах, не меняя, или почти не меняя, формы кристаллической постройки. Это было необъяснимо с точки зрения распространенных тогда воззрений на природу химического соединения, – воззрений, ставивших под сомнение существование атомов.

Выбирая предмет для своего исследования, Менделеев достигал того, к чему стремился. Он сразу вступил в сражение, происходившее на бранном поле химической теории. Исход этого сражения в глазах современников отнюдь еще не был решен, что и составляло его главную заманчивость для нового бойца.

Сторонники ошибочных взглядов Берцелиуса, искавшего в любом химическом соединении обязательной двойственности, отвечавшей игре скрытых электрических сил, отступали в беспорядке. Но в лагере победителей существовала тоже немалая сумятица. Как уже было сказано, мало кто давал себе труд углубленно анализировать положение, сложившееся на поле боя. И еще меньше было охотников подобрать и обновить оружие, брошенное разгромленным противником, хотя многое в этом вооружении представляло серьезную ценность.

Главной из этих ценностей было признание необходимости найти единую меру химического вещества. Этой мерой и служит атом. Над ее уточнением

й сам Берцелиус и другие исследователи трудились много, упорно и плодотворно до тех пор, пока предвзятые идеи не свернули их с правильного пути.

Новые, более полные и совершенные представления о строении химического начала – элемента – должны были окрепнуть, преодолевая ложные идеи, но одновременно используя здоровое, разумное, материалистическое зерно, которое было добыто предшественниками. Между тем исследователи, неспособные мыслить диалектически, вместе с ошибками склонны были зачеркнуть весь пройденный путь.

Однако сама природа химических превращений, или, как говорят химики, реакций, все время возвращала исследователя к мысли об атоме и его свойствах. Дерево химии разрасталось: все новые и новые вещества, все в новых и новых сочетаниях входили в круг знаний химика. И они совсем не собирались приноравливать свое поведение к тощим схемам теоретиков. Затруднения практиков предупреждали о том, что пренебрежение теорией начинало мстить за себя.

Менделеева, в его студенческой работе, увлекало стремление вложить и свой «пай» в уточнение атомистических представлений. Он с тем большим жаром взялся за предложенное ему Воскресенским исследование случаев замещения одних веществ другими в таких сложных атомных постройках, как кристаллы, что это и был прямой шаг к осуществлению его замыслов: разгадать тайну химических связей между атомами.

Некоторые элементы, при всем своем различии вели себя в кристаллах сходным образом. Им было

присвоено название, по обычаю составленное из двух греческих слов: «isos», что значит «разный», и «morphe» – «вид», «форма», а само явление получило имя «изоморфизм».

Объекты исследования, избранные Менделеевым, были не только поучительны, но и красивы. Кому не приходилось любоваться игрой огней, пусть даже не в драгоценных камнях, а хотя бы в обыкновенных кристаллах каменной соли! Кто не восхищался бесконечным разнообразием узоров в снежинках! Они радуют глаз точностью своих геометрических форм.

Но для исследователя – химика, минералога – кристаллы – это еще «к тому же выразители внутренних качеств вещества, атомов. Атомы группируются в кристалле друг подле друга, подчиняясь силам, между ними возникающим. Всеми своими внешними очертаниями – расположением ребер, углов, граней-кристалл наводит на мысль о какой-то правильной атомной постройке. Каковы законы этой постройки, на каких свойствах атомов они основаны – эти мысли захватывают естествоиспытателя, который держит в руках чудесный камушек, так изобретательно отграненный самой природой. Сама природа отчеканила этот прозрачный ключик к се важнейшей тайне – строению вещества.

Исследователь погружает кристалл одного из изоморфных по отношению друг к другу веществ в насыщенный раствор второго такого же вещества. Исходный, казалось бы чужеродный, кристаллик начинает обрастать с поверхности новыми слоями новых атомов. Это значит, что условия притяжения друг к другу частиц атомной постройки остаются почти неизменными. Частицы второго изоморфа так же ориентируются друг около друга, как и частицы первого. И те и другие выбирают в кристалле одни и те же места, на которых им в одинаковой степени легко удержаться. Они садятся вблизи угла, где уже засевшие в кристалле атомы могут с ними энергичнее взаимодействовать, где большее число связей свободно. От ребра к ребру пролегают стройные цепочки атомов, они ложатся параллельными рядами и образуют новые поверхностные слои и грани.

Менделеев, конечно, не представлял себе этой картины с такой ясностью, с какой она рисуется исследователю в наше время, когда химик и физик пронизали кристалл светом рентгеновских лучей, длина волны которых соизмерима с размерами атома. Они уловили на экране «зайчики» от рентгеновских же лучей, отраженных внутренними атомными слоями кристаллической постройки, измерили эти слои с величайшей точностью. Менделеев изучал лишь основы этого знания. Он с восхищением наблюдал, как изоморфные друг другу вещества выкристаллизовываются из смешанных растворов в виде общих кристаллов. Их количественные отношения непостоянны. Атомы как бы перемешиваются: в постройке может участвовать больше атомов одного из изоморфных веществ или, наоборот, меньше.

Это зависит от того, сколько тех или других веществ будет находиться в растворе. Если смешать растворы калиевых и аммониевых квасцов, то при пересыщении этих растворов не выделяются в отдельности кристаллы квасцов того или другого рода: в каждом отдельном кристалле будет содержаться и калий и аммоний. Изоморфные смешения, то есть взаимные замены близких по свойствам веществ, особенно часто встречаются в минералах.

Известь и магнезия, глинозем и окись железа, магнезия и закиси марганца часто замещают друг друга без перемены кристаллической формы. Попробуйте уяснить хитрую механику этих замен без участия атомов!..

***

В своей студенческой работе Менделееву кое- что удалось добавить к тому, что до него было известно о поведении атомов в кристаллах, составленных из смеси изоморфных веществ. Но для него эта работа была не только пробой сил. Пытливо всматривался он в смутные связи, обозначавшиеся в его опытах между составом и свойствами разнообразных «твердых растворов» изоморфных веществ. Кто мог в то время предвидеть, какое интересное развитие получат эти исследования в его собственных работах о растворах, которые в дальнейшем заложат основу целого направления в русской и мировой химии!

Несколько забегая вперед, следует отметить еще одну важную особенность этой первой научной работы Менделеева. В ней отчетливо проявилось то направление поисков, следуя которому исследователь пришел впоследствии к величайшим открытиям в области химии.

В явлении, которое приковало к себе внимание молодого ученого – в изоморфизме – отчетливо обнаруживались удивительные черты сходства в поведении различных элементов. В своем капитальном труде «Основы химии» сам Менделеев впоследствии отмечал, что первые наблюдения над изоморфизмом учили его открывать «сходство соединений» различных элементов. Мы увидим дальше, насколько эти наблюдения были важны.

Впрочем, все похвалы на экзамене радовали учителя гораздо больше, чем ученика.

Как бы то ни было, Менделеев получал свободу. Вдвоем со своим другом по институту, молодым механиком Вышнеградским, он снял комнату на частной квартире. Когда приятелей спрашивали, где они живут, они весело отвечали: «На Петербургской стороне, за табачной лавочкой». Кончилась жизнь по расписанию. Не было больше обязательных дежурств, репетиций.

Но единственно, для чего Менделееву могла бы пригодиться свобода, – это для работы. А работе попрежнему мешала болезнь, и Менделеев все так же этой болезни сопротивлялся. Его тело, выросшее из кряжистого сибирского корня, упорно не подчинялось давнему смертному приговору врачей. Однако всех окружающих, да и его самого, смущали повторяющиеся горловые кровотечения. Если это действительно туберкулез, его не перехитрить простой осторожностью…

Друзьям удалось настоять, чтобы Менделеев показался петербургской знаменитости – будущему придворному медику Здекауэру. Почтенный доктор удостоверил, что медицина может протянуть Менделееву единственную соломинку в виде совета поехать на юг. Доктор Здекауэр не договорил, что и это он считает бесполезным. Любезный и холодный, он дал Менделееву, на случай неизбежных осложнений, рекомендательное письмо к своему просвещенному коллеге Пирогову, который находился где-то на юге, не то в эвакуационных госпиталях возле Одессы, не то на полях сражения в Крыму. Он участвовал в длительной и тяжелой войне, в которую правительство Николая I ввергло Россию. Русские солдаты и матросы преодолевали неимоверные трудности, обороняясь против войск коалиции четырех держав, вторгшихся в пределы родной страны. Великий хирург Пирогов был с ними.

Прощай «Петербургская сторона, за табачной лавочкой»! Прощай магистерская диссертация – диплом на право занятия наукой! Вместо нее в кармане Менделеева лежало вежливое напутствие на тот свет, подписанное Здекауэром. К нему должно было присоединиться назначение на должность гимназического преподавателя химии и физики в одном из южных городов. Временная остановка на пути в небытие!..

Менделеев окончил институт с золотой медалью и имел право выбирать, куда ехать – в Одессу или в Симферополь. Одесса – это город, где есть лицей и библиотека. Он уже предчувствовал наслаждение, с которым погрузится в ароматы печатной бумаги и кожаных переплетов.

Но департаментская канцелярия перепутала фамилии, и желанное назначение получил некий Янкевич.

Менделеев отправился в министерство и тут впервые выказал свой строптивый нрав. Он не удовольствовался тем, что бушевал в приемной. Он добрался до самого директора департамента Гирса и высказал ему все, что думал о нем и его заведении. А думал он нечто такое, что на следующий день «на Петербургской стороне, за табачной лавочкой» появился специальный посыльный министра. Министр, по доносу Гирса, вызывал к себе Менделеева для отеческого внушения.

В назначенный день, в 11 утра, он отправился на прием к министру. К своему удивлению, он застал в приемной и Гирса. Менделеев сел в одном углу комнаты, Гирс – в другом. Прошел час, другой, третий. Прием окончился, все ушли. В это время отворилась дверь, и из кабинета, опираясь на палку, стуча деревяжкой, которая заменяла ему одну ногу, вышел министр Авраам Сергеевич Норов.

Дальше следует рассказ, записанный со слов Менделеева его ассистентом, ныне покойным академиком В. Е. Тищенко:

«Остановились среди комнаты. Норов посмотрел на меня, потом на Гирса и сказал:

Вы что это в разных углах сидите? Идите сюда.

Мы подошли. Он обратился к директору:

Что это у тебя там писари делают? Теперь в пустяках напутали, а потом в важном деле напортят. Смотри, чтобы этого больше не было!

А потом ко мне:

А ты, щенок! Не успел со школьной скамьи соскочить и начинаешь старшим грубить. Смотри, я этого впредь не потерплю. Ну, а теперь поцелуйтесь.

Мы не двигались

Целуйтесь, говорю вам!

Пришлось поцеловаться, и министр нас отпустил».

Поцелуйным обрядом «пустяк» исчерпался, и, печально проклиная человеческие недуги, всех начальников департаментов и всех министров на свете, Менделеев должен был все-таки отправиться на перекладных не в Одессу, куда он хотел, а в Симферополь.