Лаборатория химических историй. От электрона до молекулярных машин

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]

Коварный элемент

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.

Периодическая система и ее «соавторы»

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).