Болезнь. Новые поиски

Болезнь. Новые поиски

В конце 1807 года нервы ученого стали вести себя чрезвычайно странно; его лихорадило, он приходил в возбуждение от самых пустых причин. Напряжение ума и творческий подъем ряда лет, приведший к гениальному открытию натрия и калия, давали себя знать. Деви переутомился.

Некоторая беспорядочность, вообще свойственная ему, особенно ярко проявилась в эти лихорадочные месяцы его жизни. Исправляя свои записки, он совал палец в чернильницу и замазывал ошибочную фразу. Он делал несколько опытов сразу, переходя от одного к другому без всякого порядка. Отламывал часть одного аппарата и приделывал к другому, нужному в данную минуту.

Однажды он метеором влетел в свою лабораторию. Накидка полетела на стул. Красивые каштановые волосы беспорядочно падали на потный лоб, глаза лихорадочно блестели. Больной Деви спешил приняться за работу; он испугался, что умрет, не окончив работы, и удесятерил темпы своей творческой жизни.

Раскаленные пары калия окружили белую и мелкую россыпь глинозема, смешанного с опилками; смесь расплавилась. Через некоторое время после окончания реакции Деви извлек из тигля белый слиток. Он испробовал его крепость; слиток был тверже и легче железа. Химический анализ показал, что в смеси с железом находился неизвестный металл. Это был большой шаг вперед, но чистого алюминия Деви не получил.

Неестественный подъем быстро кончился. Деви серьезно заболел. Это случилось 23 ноября после замечательной лекции в Королевском институте.

Многие недели провел Деви в постели, врачи не могли определить характер заболевания. И все же это был золотой период его жизни, болезнь, казалось, увеличивала его славу и популярность. Когда Деви находился в наиболее тяжелом состоянии, врачи не успевали давать ответы многочисленным взволнованным посетителям, осаждавшим его дом. Толпы лондонцев собирались у редакции «Таймc» и других газет; ежедневные бюллетени о здоровье любимого ученого вызывали тревогу. Лондон гудел, как встревоженный улей. Передовые социальные идеи материалиста, смело провозглашавшиеся им с кафедры, обаяние его поэтической личности, наконец, его слава мирового ученого — привлекли к замечательному соотечественнику симпатии громадного большинства англичан.

Брат Деви, Джон, в своих мемуарах следующим образом описывает это время: «Его врачи ухаживали за ним с преданностью и бескорыстием, как близкие друзья. Двое из них — доктор Бебингтон и доктор Франк были и раньше его приятелями. Доктор Вейли, призванный, когда положение больного ухудшилось и ему грозила наибольшая опасность, не отставал от них в преданности и самоотверженности. Деви всегда вспоминал о нем с благодарностью.

Чувства, с которыми все относились к нему, выражены в вводной лекции доктора Дибдин, прочитанной в Королевском институте. Она начинается так: «Прежде чем я привлеку ваше внимание к открытию этих лекций, цикл которых я буду иметь честь читать в этом сезоне, разрешите мне отвлечься на несколько минут, чтобы остановиться на тех странных условиях, при которых в очередной раз открывается институт. Разрешите объяснить, как это случилось, что мне, а не более достойному чтецу, выпала честь первым обратиться к вам с речью.

Управление нашего института поручило мне сообщить вам весть, которую ни один ум, не чуждый лучшим чувствам человеческой натуры, ке может слышать без смешанного чувства радости и печали.

Мистер Деви, могучие и частые речи которого, подкрепленные замечательными экспериментами, вам известны, последние пять недель находился между жизнь и смертью.

Влияние последних экспериментов, иллюстрирующих его замечательное открытие, сильная слабость, вызванная работой, привели его к горячке, настолько сильной, что она грозила смертью.

Про него можно сказать языком нашего бессмертного поэта Мильтона, что «смерть своим копьем потрясла, но не ударила».

Если бы небо захотело лишить мир дальнейшей пользы, приносимой его оригинальными опытами и колоссальным трудолюбием, то того, что он уже совершил, было бы достаточно, чтобы поставить его в один ряд с величайшими научными деятелями страны».

Перечислив произведенные Деви работы, доктор Дибдин продолжал: «Эти открытия могут по всей справедливости занять место в одном ряду с наиболее замечательными открытиями, когда-либо сделанными в химии. Большой прорыв в химической системе был заполнен. На наиболее темные ее участки был пролит блестящий свет. Перспективы становились все многочисленней и интересней, химия становилась наукой, и человек, знающий химию, все больше восхищался, надеясь на еще лучшие результаты его работ.

Имя мистера Деви, в виду этих открытий, будет занесено на скрижали науки наряду с наиболее знаменитыми философами его времени. Его страна будет иметь достаточно причин, чтобы гордиться им… Страна, родившая на свет двух Бэконов и Бойля, в эти дни показала себя достойной своей прошлой славы работами Деви и Кавендиша».

Период выздоровления затянулся. Деви смог приступить к своей работе профессора только 12 марта. Его ум восстанавливал свою энергию гораздо быстрее, чем тело. Во время выздоровления Деви занимался отделкой своей поэмы, начатой несколько лет назад. На заглавном листе поэмы рукою Деви сделан заголовок: «Написана после выздоровления от тяжелой болезни».

Сообщение о блестящем открытии щелочных металлов с быстротой молнии обежало мир. Вековое мнение о том, что щелочи, — простые тела, было разрушено смелым экспериментом Гемфри Деви.

Ученые многих стран, после блестящих открытий Деви, занялись экспериментированием с Вольтовым столбом. Предпринимались бесчисленные попытки разлагать всевозможные вещества. Охваченные не совсем здоровым соревнованием, ученые прокладывали между полюсами батареи все, что угодно, пробовали разлагать заведомо элементарные вещества. Впрочем спекулятивное увлечение так же быстро прошло, как и началось. Гемфри Деви неизменно возглавлял кафедру. Прошло несколько дней после перенесенной болезни, и Деви с увлечением снова принялся за работу.

Воображение не хотело ставить предела разлагающему действию электрического тока. Казалось, достаточно усилить действие Вольтова столба, и ни одно сложное тело не устоит перед его разрушающим действием. Все элементы тел будут выяснены, и основы химии непоколебимо установлены.

В вводной лекции первого после выздоровления цикла на тему «Электрохимическая наука» Деви сопоставляет прошлое и настоящее химии: «Здесь мы увидим, что Вольтов столб дал нам ключ к наиболее таинственным и неизведанным закоулкам природы. До этого открытия наши средства были очень ограничены: поле пневматических изысканий было истощено, и для экспериментатора оставалось немногое — только мелочные и кропотливые процессы.

Теперь же перед нами безграничное пространство нового в науке, неисследованная страна благородного и плодородного вида, обетованная для науки земля».

Деви возобновил свою экспериментальную работу. В лаборатории красовался новый большой Вольтов столб, построенный на средства, собранные по добровольной подписке во время болезни. Была ночь, когда Деви сблизил два полюса батареи. Ослепительный свет на несколько секунд лишил его зрения.

Деви получил Вольтову дугу. Это был второй случай. Первую, шестью годами ранее, наблюдал в Петербурге профессор Петров.

Как всегда, Деви носился по лаборатории. Он принялся за решающий опыт с глиноземом. Деви разговаривал сам с собой:

— Где эта железная проволока? Ведь только-что я видел ее на столе.

Через несколько минут проволока найдена и накаляется в газовом пламени. Уже приготовлена на платиновой пластинке щепотка глинозема. Кусочек раскаленной железной проволоки светится в полумраке красной чертой. Деви осторожно вводит ее в бугорок глинозема. Электроды батареи прикоснулись к концам железной проволоки, я сверкающая Вольтова дуга сигнализирует ученому, что электрический ток ринулся на штурм глинозема. В огне Вольтовой дуги расплавилась окись алюминия, расплавилась и сама железная проволока.

Комок неизвестного вещества остывал бесконечно долго. Деви терял терпение. Испытание сплава показало почти те же результаты, что и в первый раз. Деви получил сплав железа и алюминия. Чистый алюминий не был открыт и на этот раз. Даже знаменитый Вольтов столб, делавший в руках волшебника Деви чудеса, помочь не смог.

…Забежим немного вперед, познакомимся с системой химических элементов и с высоты научных достижений XX века еще раз бросим взгляд на начало века девятнадцатого.

В 1807 году известный английский физик и химик Джон Дальтон возродил атомистическую теорию древних, по которой всякое вещество состоит из неделимых частичек материи, атомов. Атомистическая теория Дальтона послужила основанием для развития химических наук.

Начались попытки систематизации известных уже химических элементов. Якоб Берцелиус в 1811 году подразделил все элементы на две большие группы, имеющие ряд сходных признаков. Первая группа, вошедшая в химию под названием металлов (от древнееврейского глагола matal — ковать), характеризовалась непрозрачностью, наличием специфического блеска и, наконец, способностью отлагаться на отрицательном полюсе при электролизе солей металла.

Неметаллы или, как их называли, металлоиды, отличались от металлов тем, что не имели их свойств.

Это деление, как выяснилось позже, было очень условным: некоторые металлы, как, например, олово и сурьма, имели смешанные свойства, их можно было назвать металло-металлоидами.

В 1829 году Доберейнер собрал сходные по своим признакам элементы, как, например, открытые Деви кальций, стронций и барий, в тройки и заметил, что атомный вес (вес по отношению к атому водорода) промежуточного равен арифметическому среднему двух крайних, т. е. он пытался вывести зависимость между атомным весом и свойствами элемента.

Во второй половине XIX века Шанкуртуа, Ньюлендс, Лотар Мейер расположили элементы в порядке возрастания их атомного веса, например, натрий, атомный вес которого 23, магний, алюминий и т. д. до хлора, атомный вес которого 35,5, и дальше, но следующий по величине атомного веса элемент калии (39) очень похож по своим свойствам на натрий, за ним кальций, очень напоминающий следующий за натрием магний, т. е. они заметили некоторую повторяемость, периодичность свойств элементов. Но многие элементы тогда еще не были открыты; поэтому в их системе были досадные пропуски.

В 1871 году великий русский ученый Д.И. Менделеев расположил элементы по горизонтали, в порядке возрастания их атомного веса, а по вертикали собирал их в групы с одинаковыми свойствами: первая вертикаль — элементы, похожие по своим свойствам на натрий и калий, вторая вертикаль — элементы со свойствами магния, кальция и бария, и т. д. При этом получилось, что в третьей вертикали после алюминия должны были бы стоять два элемента, но тогда они еще не были известны. Менделеев предположил, что эти элементы вообще еще не открыты и, исследуя свойства соседних элементов, гениально предсказал все свойства двух неоткрытых элементов. Открытие скандия и галлия подтвердило до малейших подробностей все свойства, которыми Менделеев наделил еще не открытые элементы! Таким образом, Менделеев дал развернутое изложение периодического закона: все химические и большинство физических свойств элементов являются периодической функцией их атомного веса. Этот вывод был не умозрительным, он имел своими корнями глубокое изучение физических и химических свойств элементов.

Дальнейшее развитие науки — открытие супругами Кюри радиоактивности, работы Бора и др. — показало, что атом не неделим: он, в свою очередь, представляет сложную систему, которую в простейшем случае можно рассматривать как систему, состоящую из положительных (протонов) и отрицательных (электронов) частиц. Английский ученый Мозли на основании этих открытий уточнил закон Менделеева: свойства элементов есть периодическая функция положительного заряда ядра атома.

В наше время периодическая система элементов представляется в виде девяти вертикальных групп элементов с одинаковыми свойствами (причем одна группа — группа благородных газов — гелий, неон, и др. не была ни открыта, ни даже предсказана Менделеевым, но она вполне подтверждает его периодический закон) и семи горизонтальных групп, так называемых периодов групп с неповторяющимися свойствами. Атомный номер каждого элемента численно равен положительному заряду ядра (см. таблицу в конце книги)[18].

Из этой таблицы особенно наглядна громадная работа, которую проделал Деви; он открыл большинство элементов первой и второй групп; свойства соединений элементов седьмой группы (хлора, иода, фтора) также впервые тщательно изучались им.

…Работа Деви продолжалась. Сделать нужно было еще много, а здоровье внушало опасения.

Натрий и калий — щелочные металлы (первая группа элементов) были открыты: на очереди — металлы щелочно-земельные (вторая группа элементов).

Эти металлы в свободном виде не встречаются, но они известны во многих сложных соединениях с другими веществами. Барит — тяжелый шпат — в Грузии образует целые горы. Соединенный с хромом и кислородом, он известен художникам, желающим передать золотые краски осени, и называется у них баритовая желть. Много разнообразных солей этого неизвестного элемента встречается в природе.

Пользуясь своим испытанным методом, Деви в 1808 году открыл следующий металл — барий. Так с помощью Вольтова столба была раскрыта еще одна тайна природы.

Лаборатория Королевского института превратилась как бы в фабрику, в которой Деви постепенно открывал все новые химические элементы, удивляя и потрясая мир. В его руках Вольтов столб делал чудеса.

На очереди был следующий элемент.

На дне океанов живут моллюски, кораллы; причудлива прекрасная игра форм и цветов. Растут, веками поднимаясь со дна морского и, наконец, появляются, освещенные лучами южного солнца, сказочные атоллы — коралловые острова. Это — живые существа, — всю свою жизнь выделяющие известь. Известняк, мел, мраморы — много их, разнообразных соединений неизвестного металла. Этот неизвестный металл составляет почти четыре процента веса земной коры. Сколько сотен миллиардов тонн этого вещества таят в себе недра земные!

Деви блестяще справляется с труднейшей задачей и открывает кальций. Этот белый блестящий металл плавится при 780°, он тягуч и легко поддается обработке. Он только в полтора раза тяжелее воды и в пять раз легче железа; его главное замечательное свойство — легкость.

Уже более века прошло с тех пор, как Деви открыл кальций, но и теперь еще не наступило время его широкого всестороннего использования в технике и в производстве; время это близится, оно не за горами.

Третьим из группы щелочно-земельных металлов был открыт стронций. В 1787 году в окрестностях местечка Стронциан (Англия) нашли новый минерал; он получил название — стронцианита. Через пять лет некоторые ученые высказали предположение, что в нем содержится неизвестный металл. Прошло десять лет, и в 1808 году Деви при помощи электролиза гидрата окиси стронция открывает этот металл и дает ему имя — стронций. Если соли бария окрашивают бенгальские огни и фейерверки в зеленый цвет, то соли стронция — в яркий пурпур. Барий и стронций, правильнее — сернистые соединения этих элементов в присутствии сернистых тяжелых металлов фосфоресцируют, то есть светятся в темноте.

Открытый через столетие родственный барию сказочный радий также излучает в пространство огромные количества лучистой энергии; но это явление совершенно другого порядка, и оно мало общего имеет с фосфоресценцией бария и стронция, но барий, стронций и радий имеют много других сходных свойств, почему они и находятся в одной группе элементов Менделеевской таблицы.

В течение 1807 и 1808 годов Деви открыл пять металлов: калий, натрий, кальций, барий и стронций. Он не только открыл эти элементы, но и детально их исследовал. Его современники вправе были сказать, что свойства вновь открытых металлов изучены лучше, чем свойства металлов, знакомых человеку со времен седой древности.

Со своими разнообразными знаниями Деви широко охватывал изучаемые явления и глубоко проникал в химическую историю элементов. Он старался вникнуть в сложный и многообразный путь изменения элементов в земной коре. На этой основе много позже возникла специальная наука — геохимия, изучающая кругооборот веществ в природе и химическую историю их на нашей планете.

Академик В.И. Вернадский в своих «Очерках геохимии» подчеркивает, что «геохимия — наука двадцатого столетия». Пятью страницами дальше он указывает на участие Гемфри Деви в формировании этой науки XX века как на одну из малоизвестных сторон его творчества: «Гемфри Деви — блестящий экспериментатор, физик и химик, охватывавший всю науку своего времени, мыслитель, шедший своим путем и задумывавшийся над проблемами бытия, одаренный глубоким поэтическим пониманием природы, все время связывавший науку с жизнью, — является одной из самых ярких фигур первой половины столь богатого ими XIX столетия. Деви оказал огромное влияние на науку своего времени своими лекциями, многочисленными статьями и книгами, блестящими опытами. В его работах мы на каждом шагу найдем данные об истории химических элементов в земной коре. В этом отношении он развил в новом масштабе пути, открытые Руэлем и Лавуазье. Его работы явились прообразом всех позднейших трактатов по химии, всегда связывавших изложение химии элементов с геохимией. В позднейших обобщающих обзорах Дюма, Либиха, Менделеева и других, подходивших к этим вопросам, мы всегда находим размышления и нередко яркие обобщения в области геохимических проблем. После него [Деви] геохимические проблемы вошли в курс неорганической химии; там мы находим их в течение всего XIX века. Они изучались, между прочим, в истории отдельных химических элементов».

* * *

Приближался ноябрь 1808 года. Уже два раза Деви пришлось выступать со своими сообщениями на «Бакеровском чтении»; в текущем году он должен в третий раз оправдать свое исключительное значение в английской науке. Кроме доклада о трех открытых металлах — барий, стронций и кальций, Деви готовил еще нечто, не менее важное. Дело было до чрезвычайности запутанное. Но оно стояло на перекрестке всех химических дорог, с ним связывалась вся система химической науки.

В 1774 году Шееле, обрабатывая соляной кислотой перекись марганца, получил неизвестный газ. Этот ядовитый газ, желтовато-зеленого цвета, с острым запахом, вызывал в самых малых дозах удушье, кровохаркание и смерть.

Лавуазье в свое время выдвинул положение, по которому все кислоты, включая и соляную кислоту, содержат в себе кислород. Кислород, следовательно, неизменная составная часть соляной кислоты. Авторитетного заявления Лавуазье было достаточно, чтобы все согласились с ним. Эта первая петля запутала нить сложного вопроса. Бертолле, другой знаменитый французский химик, завязал вторую петлю Он высказал предположение, что соляная кислота есть не что иное, как соединение неизвестного металла — мурия с кислородом. А ядовитый газ, который получил ранее Шееле, Бертолле назвал окисленной соляной кислотой. Так завязалась третья петля, третье заблуждение по одному и тому же вопросу.

Деви ринулся в бой. Чутье подсказывало ему, что зелено-желтый газ не является сложным телом, что этот газ — элемент, а не выдуманная окисленная соляная кислота.

Первым долгом Деви решил удостовериться, прав ли был Лавуазье, выводя свой закон, по которому все кислоты, в том числе и соляная, содержат в себе кислород. Но сколько ни пытался король экспериментаторов — Деви выделить из соляной кислоты кислород, ничего не получалось. Продвигаясь в этой сложнейшей работе чрезвычайно осторожно, Деви, однако, не побоялся поколебать авторитеты трех таких великих людей, как Лавуазье, Шееле и Бертолле. Он пошел один против всех общепризнанных основоположников химии и победил. Окисленная соляная кислота никакого кислорода не содержала и получила имя, данное ей Деви, — хлорин (желто-зеленый). Название это до сих пор сохранилось в английском языке, в остальных же странах ее называют хлор. Деви установил элементарную природу хлора. Каждый знает поваренную соль, но не все знают, что натрий и хлор — два элемента, образующие поваренную соль, расшифрованы Гемфри Деви. Но, что не менее важно, он опрокинул кислородную теорию кислот Лавуазье. Непременным участником состава любой кислоты является не кислород, а водород. В соляной кислоте кислорода нет, водород же имеется в любых кислотах. Выдвинутая Деви водородная теория кислот имела для науки не меньшее значение, чем установление им элементарной природы хлора.

1808 год был особенно богат открытиями. «Бакеровская лекция» и на этот раз прогремит на весь мир крупнейшими открытиями еле успевшего оправиться от болезни лондонского химика. Разнообразие его исследовательских приемов, точность их выполнения, логичность рассуждений достигают в это время наибольшей полноты. Подчеркивая научную скромность Деви, Рамзай пишет: «Множество соединений хлора, среди них кислородные соединения его, были впервые, получены Деви. При всем этом он не позволил себе догматического утверждения, что этот газ есть элемент. Напротив того, он выразился по этому поводу следующим образом: «В рассуждениях, которые я позволил себе здесь развить, ни кислород, ни хлор, ни фтор не названы элементами. Я утверждал только, что ни один из них до сих пор не был разложен».

Воззрения Деви встретили противников и в лице Гей-Люссака и Тенара, но великий химик остался победителем и в этой борьбе.