Пути развития химии. Том 2. От начала промышленной революции до первой четверти XX века

Когда в пламя бунзеновской горелки вносили какое-нибудь вещество, то в спектроскопе, на стенке, расположенной позади призмы, появлялись цветные линии. Этим методом, названным пламенной спектроскопией, определялись не все вещества. Поэтому позднее был предложен метод искровой спектроскопии: пары металлов доводились до свечения с помощью электрической дуги. Несколько позже был предложен также метод абсорбционной спектроскопии, в котором вещество располагалось между ярким источником света и наблюдателем. Вещество при этом поглощало все лучи от источника света, за исключением тех, которые оно само излучало, а на стенке спектроскопа вместо цветных линий появлялись черные линии. Этот метод применялся также для исследования спектров Солнца и других звезд.

Бунзен был первым, кто с помощью спектрального анализа открыл новые элементы — щелочные металлы цезий и рубидий и тем самым наглядно продемонстрировал преимущества нового метода. При изучении минеральных вод Дюркхайма[157]

Бунзен, используя спектроскоп, установил в 1860 г., что помимо линий натрия, калия, лития, кальция и стронция в спектре присутствуют еще две линии. Поэтому он сделал вывод о существовании неизвестного элемента, который из-за голубого цвета линии его спектра назвал цезием[158]. Через год Бунзен смог доказать существование этого элемента и химическим путем, причем, чтобы получить 7 г хлорида цезия, ему пришлось переработать 44 000 л дюркхаймской минеральной воды.

С созданием спектрального анализа химики приобрели "настоящую ищейку", потому что для обнаружения цезия, например, достаточно было лишь несколько тысячных долей миллиграмма соли цезия, даже в том случае, если соли цезия находились в смеси с другими соединениями (лития, калия, натрия).

Точно таким же образом в 1861 г. Бунзен открыл рубидий: во время одного из спектроскопических исследований дюркхаймской минеральной воды он обратил внимание на две темно-красные линии в спектре. Соли рубидия Бунзен обнаружил также в саксонских месторождениях минерала лепидолита[159]. Рубидий и цезий он осадил в виде солей платинохлористоводородной кислоты. В результате 25-кратной перекристаллизации ученому удалось отделить соли калия. Постепенно линии спектра становились интенсивнее и обнаружились новые, не принадлежащие ни одному из известных веществ. Самыми яркими из них были две красные линии, по цвету которых Бунзен назвал новый элемент рубидием[160]

. Бунзену удалось получить рубидий в чистом состоянии. По блеску этот металл напоминал серебро.

Многие химики тотчас стали использовать спектроскоп для анализа. В результате этого был открыт ряд элементов, существование которых другими методами доказать было бы очень трудно.

Так, в 1861 г. Крукс в шламе свинцовых камер для получения серной кислоты обнаружил таллий, а через два года Ф. Райх и И. Рихтер, исследуя месторождение сфалерита вблизи Фрейберга, открыли индий[161]

.

В разд. "Развитие химической теории" настоящей книги было отмечено, что открытие большого числа элементов, знание их свойств и атомных весов создали предпосылки для их классификации и создания периодической системы, на основании которой Менделеев смог предсказать существование неизвестных еще элементов.

Первое подтверждение этого предсказания было сделано в 1875 г., когда с помощью спектрального анализа французский ученый П. Лекок де Буабодран открыл галлий. Затем последовала целая серия открытий, и к 1886 г. было открыто еще 11 элементов, среди которых были и редкоземельные. В 1878 г. швейцарский химик Ж. де Мариньяк нашел в оксиде эрбия примесь оксида иттербия, а через два года в дидимоксиде[162] он обнаружил оксид гадолиния. В 1879 г. шведский химик Л. Нильсон открыл скандий, его соотечественник П. Клеве — тулий и гольмий, французский ученый П. Лекок де Буабодран — самарий (все в виде оксидов). Наконец, в 1886 г. Лекок де Буабодран открыл оксид диспрозия, а А. Муассан получил фтор. В то же время Винклеру удалось обнаружить германий. Это открытие имело особенно большое значение для окончательного признания периодической системы (см. стр. 81).

Лекок де Буабодран обнаружил галлий с помощью искровой спектроскопии. Он сообщил, что при химическом исследовании цинковой обманки были замечены признаки примеси еще какого-то элемента. Прибавив к хлоридно-сульфатному раствору металлический цинк, ученый выделил очень незначительное количество нового вещества. Получив спектр этого вещества, Лекок де Буабодран обнаружил в нем узкую фиолетовую линию. Он сделал вывод о существовании какого-то неизвестного элемента, который в честь кельтского названия Франции был назван им галлием. Из 400 кг исходного материала путем электролитического разложения аммонийно-сульфатного раствора Лекок де Буабодран получил на платиновом катоде 75 г нового элемента, удельный вес, атомная масса, атомный объем и температура плавления которого почти полностью совпали со значениями, предсказанными Менделеевым для "экаалюминия".