История химии с древнейших времен до конца XX века. В 2 т. Т. 2

В 1881 г. итальянец Луиджи Пальмиери опубликовал сообщение об открытии им гелия в вулканических газах — фумаролах. Он исследовал светло-желтое маслянистое вещество, оседавшее из газовых струй на краях кратера Везувия. Пальмиери прокаливал этот вулканический продукт в пламени бунзеновской горелки и наблюдал спектры выделявшихся при этом газов. В научных кругах это сообщение итальянского ученого встретили с недоверием, поскольку экспериментальная часть была описана достаточно туманно. Развитие науки показало, что Пальмиери был прав: спустя многие годы в составе фумарол действительно были найдены небольшие количества гелия и аргона.

В начале 90-х годов XIX в. увеличилось количество работ, посвященных изучению газов, выделяющихся из различных минералов. От ученых поступали сообщения, что при разложении геологических пород химическими методами выделяются газы, которые подчас обладают необычными свойствами.

^{Джозеф Норман Локьер (1836–1920)} 

В феврале 1895 г. У. Рамзаю стало известно о результатах опытов У. Гиллебранда, проведенных в 1890 г. в Геологическом институте США. Американский ученый установил, что некоторые минералы, содержащие уран или торий, при нагревании или обработке кислотами выделяют какой-то химически неактивный газ, который он сперва принял за азот. Затем у Гиллебранда возникли догадки, что этот газ является новым элементом. Однако неубедительность аргументов не позволила американскому ученому отстоять свою гипотезу перед коллегами по институту.

У. Рамзай решил повторить эксперименты У. Гиллебранда. В качестве объекта исследований он выбрал минерал клевеит (одну из разновидностей уранита UO₂ — U₃O₈

). Ученик Рамзая Д. Метьюз наблюдал выделение газа, напоминающего азот, после обработки минерала горячей серной кислотой. Спектральный анализ этого газа, осуществленный У. Рамзаем 14 марта 1895 г., обнаружил присутствие яркой желтой линии D₃ которую не дают другие химические неактивные газы — азот и аргон. Английский ученый послал запаянную ампулу У. Круксу, от которого на следующий день пришла телеграмма-молния следующего содержания: «Криптон есть гелий, 587,59, приходите, чтобы убедиться в этом. Примите мои поздравления по случаю блестящего открытия»^{302}.

Открытие гелия в земных условиях свершилось. Новый элемент был также химически инертен, как его предшественник — аргон, и как простое вещество существовал в виде одноатомных молекул. Несколько позднее П.Т. Клеве и У. Рамзай установили, что атом гелия в четыре раза тяжелее атома водорода.

Развитие техники сжижения газов (см. т. 2, глава 3, п. 3.2.6) и методов их фракционирования создало все объективные предпосылки для обнаружения других аналогов аргона. В течение 1898 г. У. Рамзай и М. Траверс из тяжелой фракции жидкого воздуха выделили криптон («скрытый»), из летучей фракции жидкого азота — неон («новый»), а из низкотемпературной фракции жидкого воздуха — ксенон («чуждый»).

Открытие аргона и его аналогов явилось серьезным испытанием для Периодического закона. В этот момент ситуация сложилась так, что для новых элементов попросту не оказалось свободных «мест» в Периодической таблице^{303}

. Нулевая валентность, одноатомность молекул простых веществ вызывали большие затруднения в размещении благородных газов в Периодической системе. Некоторым химикам, в том числе, и Б. Браунеру казалось «бесполезным применить к аргону и другим недеятельным элементам Периодический закон, так как элементы эти лишены самого основного свойства, на котором построена вся система, — способности давать соединения, и не могут встать в такую классификацию, где основанием всего является именно форма соединения элементов»^{304}. Эта группа ученых даже полагала, что все вновь открытые элементы низвергают Периодический закон, так как Периодическая система не может вместить их в себя даже по определению элемента, данному Д.И. Менделеевым.

^{Уильям Рамзай за работой в своей лаборатории (90-е годы XIX в.)}

Иного мнения придерживались У. Рамзай и Д.У. Рэлей, которые были уверены, что благородным газам вполне можно найти место в Периодической таблице. Британские ученые считали, что аргон можно поместить в VIII группу после хлора, ибо его физические свойства достаточно хорошо вписываются в периодичность их изменения и вполне соответствуют выбранному месту. 25 февраля 1895 г. У. Рамзай в сообщении Д.И. Менделееву об открытии им аргона писал, что «периодическая классификация совершенно отвечает его (аргона) атомному весу, и даже он дает новое доказательство закона периодичности»^{305}.

В статье «Аргон и его спутники»^{306} У. Рамзай и М. Траверс уже со всей определенностью заявляли, что благородные (инертные) газы образуют в Периодической таблице группу между галогенами и щелочными металлами: