Читаем От водорода до …? онлайн бесплатно

Не успели сделать набор первого издания нашей книги («Сто один», Астрахань, 1958), как на страницах журналов и газет появились сообщения об открытии нового элемента с порядковым номером 102. В честь Нобелевского физического института в Стокгольме, где впервые начались работы по синтезу этого элемента, предложили назвать его нобелием.

Работы по синтезу элемента 102 продолжались во многих странах, однако само название элемента, как это принято со времен первого международного конгресса химиков (Карлсруэ, 1860), не было утверждено международным органом.

Поэтому во втором издании книги авторы поставили многоточие перед словом «нобелий» и знак вопроса в конце заглавия («От водорода до… нобелия?». Государственное издательство «Высшая школа», 1961), тем самым разделив сомнение ученых относительно законности названия элемента.

К тому времени, когда на полках книжных магазинов оказалось второе издание, мир узнал об очередном триумфе научного творчества — получении элемента 103, который сразу же назвали «лоуренсием». Менять название книги было не только поздно, но и непозволительно: «обряд крещения» элемента еще не был осуществлен.

При подготовке третьего издания положение авторов усложнилось не только обилием новых фактов и сведений о применении элементов и их соединении, но и возникшими сомнениями о названиях. Здесь необходимо сделать небольшой экскурс в историю: ноябрь 1957 г. — из Стокгольма сообщают об открытии элемента 102; февраль 1958 г. — опубликовано сообщение об открытии советскими физиками изотопа элемента 102 с массовым числом 253; весна 1957 г. — американцы в точности повторяют опыты шведов и опровергают их результаты. Нет «нобелия», есть элемент 102-й, синтезированный физиками СССР.

Проходит несколько лет. Май 1963 г. По страницам газет всего мира прокатывается волна сообщений о новой победе русских. Под руководством чл.-кор. АН СССР Георгия Николаевича Флёрова талантливыми молодыми экспериментаторами Евгением Донцом, Виктором Ермаковым и Владиславом Щеголевым получен изотоп элемента 102 с массовым числом 256, имеющим период полураспада около 8 сек.

Эта радостная весть заставила исключить «нобелий» из названия книги, оставив только знак вопроса после многоточия, и выразить тайную надежду на то, что наше старое предложение назвать элемент 102 «московием» теперь имеет достаточно оснований.

Мы твердо убеждены в том, что читатели своими замечаниями и пожеланиями помогут улучшить книгу, как это было и в прошлом, а ученые дадут нам право на очередное издание с заголовком «От водорода до… дубния», по названию института в Дубне, где творят чудеса современные «алхимики».

Книга, предлагаемая Вашему вниманию, — не увлекательный роман, не научный трактат и, тем более, не справочник. Это сборник рассказов о химических элементах, т. е. о видах атомов, из которых построены звезды и планеты, земля, вода, воздух, растения, животные и мы сами.

Это рассказы о тех химических элементах, которые занимают определенное место в периодической системе, созданной нашим соотечественником — великим химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым. В этой естественной системе место, занимаемое тем или иным элементом, позволяет определить не только его химические и физические свойства, но также состав и свойства соединений, образуемых им с другими элементами.

Рассказам об элементах предшествует вступление. В нем кратко дана история развития взглядов на материю, из которой построены тела природы.

Авторы стремились сделать каждый рассказ по возможности самостоятельным, законченным.

Книга может быть особенно полезной при изучении общего курса химии учащимися старших классов средних школ и студентами вузов, где химия не является ведущей специальностью. Каждый рассказ в этом случае может явиться своеобразной иллюстрацией к тем, иной раз довольно сухим, страницам стандартного учебника, чтение которых предусматривается программой и учебным планом.

Всякий любознательный читатель может найти в том или ином рассказе не известные ему сведения об интересующем его элементе. И если эти сведения несколько расширят кругозор читателя, то авторы могут считать задачу, поставленную при составлении настоящей книги, выполненной.

В жизни каждого человека, даже не имеющего отношения к науке, бывают такие минуты, когда он невольно задумывается над тайнами мироздания. Это бывает почти всякий раз, когда человек, как говорят, один на один сталкивается со спокойным величием природы. Так бывает теперь, так было и раньше.

Чем грандиознее картина природы, тем сильнее она приковывает внимание человека, тем чаще останавливает он на ней свой взор и внимание, постепенно переходя от пассивного созерцания к активному наблюдению и изучению. Вот почему картина звездного неба, самая грандиозная из всех картин вечной природы, давным-давно останавливала на себе взор мыслящего человечества.

Темно-синий, почти черный купол ночного неба с бесчисленным множеством трепетно мерцающих звезд: крупных и ярких, мелких и тусклых, то одиноких, то собранных в причудливые фигуры созвездий, пересеченный широкой лентой Млечного пути, в тумане которого сосредоточено огромное количество звезд, стоящих на границе нашего зрительного восприятия, производит своеобразное величественное впечатление.

И взгляд невольно скользит по глубинам ночного неба от одного светила к другому, от одного мира, затерянного в пространствах Вселенной, к другому, выделяя их в правильные фигуры созвездий, многие из которых известны каждому человеку. Мы не говорим о Луне, прославленной и воспетой поэтами всех времен и народов. Мы не говорим о Солнце, дающем нам свет, тепло, жизнь. Мы говорим о звездном небе, уже в отдаленные времена привлекавшем к себе внимание человека.

Со времени глубокой древности человек, отрываясь от вопросов насущного хлеба и мелочей жизни, на крыльях мысли стремился вторгнуться в глубь мироздания, не только созерцая, а наблюдая, не только восхищаясь, а стараясь понять некоторые тайны мироздания. И вопрос: из чего, из какого вещества состоят окружающие человека тела, сам он, вся Вселенная, — одним из первых возникал в мозгу человека.

Наивными кажутся в наши дни ответы на этот вопрос, соответствовавшие, однако, передовым представлениям своего времени. Так, например, древние египтяне, все материальное благополучие которых и даже сама жизнь зависела от разливов Нила, хотя и не поднялись в своем созерцании природы до первых ступеней натурфилософии, все же считали воду первоосновой всех вещей природы, о чем свидетельствует надпись на стене древнего храма: «Вода произвела все живые вещи, из воды выходит все». За основу всех вещей принимал воду и древнегреческий философ-материалист Фалес Милетский (624–547 гг. до н. э.).

Широкое распространение воды в природе, огромные скопления ее (моря и океаны), необходимость для жизни человека, животных и растений были основой того, что мысль о воде, как первооснове мира, долгое время господствовала в умах ученых и философов.

Анаксимен (585–528 гг. до н. э.), другой ученый древности, первоначалом всех веществ считал воздух, от уплотнения которого получались, по его мнению, облака, а из них вода, земля и все остальные тела природы. От разрежения же воздуха возникает огонь. Философ Гераклит (530–470 гг. до н. э.), основатель античной диалектики, первоначало всех вещей видел в огне. Из огня возникло когда-то Солнце, звезды, вся Вселенная, которая, по учению Гераклита, через бесконечное время в результате движения материи превращается в огонь, дает начало новому миру. И так будет вечно, утверждал Гераклит, так как вечна материя и ее движение. «…Мир, единый… был, есть и будет вечно живым огнем, закономерно воспламеняющимся и закономерно угасающим…», — учил Гераклит.

Философ Ксенофан (565–473 гг. до н. э.) первоматерией считал землю: из нее все возникает и в нее все обращается.

Однако среди ученых древности был распространен также взгляд, согласно которому Вселенная мыслилась состоящей не из одного, а из нескольких простых видов материи. В философских воззрениях древних индусов количество таких первооснов, или «элементов», мира определялось нечетными числами: 3, 5, 7. В старинных рукописях Китая говорилось о пяти составных частях Вселенной: воде, земле, дереве, металле и огне.

Представление о строении Вселенной из нескольких основных видов материи развивал также философ-материалист, виднейший политический деятель древней Греции, оратор, поэт и врач Эмпедокл из Агригента. Развивая учение о вечности материи, он полагал, что основными «корнями» ее являются вода, земля, огонь и воздух, из различных сочетаний которых состоят все тела природы, вся Вселенная.

Учение Эмпедокла о четырех «корнях» Вселенной было изменено в самой основе Аристотелем (384–322 гг. до н. э.). Материалистический взгляд Эмпедокла на природу Аристотель заменил идеалистическим представлением об основных свойствах тел, называемых Аристотелем «принципами». Таких «принципов» Аристотель считал четыре: тепло, холод, сухость, влажность. Все тела природы, утверждал он, состоят из различного сочетания этих «принципов», причем от соединения их по два образуются чистейшие носители их — «элементы»: земля = сухость + холод, вода = холод + влажность, воздух = тепло + влажность, огонь = тепло + сухость. Различие тел природы объяснялось Аристотелем тем, что в одних телах больше влажности, в других — тепла и т. д. Таким образом, свойства вещества отрывались от самого вещества и возводились в основные элементы мира. Кроме этого, по учению Аристотеля, основными качествами управляет некая нематериальная сила, названная им «пятой сущностью» (квинтэссенцией). Учение Аристотеля, поддержанное авторитетом отцов католической церкви, просуществовало многие века и оказало в общем отрицательное влияние на развитие науки.

Учение Аристотеля послужило благоприятной почвой для развития целого направления в химии, получившего название алхимии. Алхимики развили мысль о возможности превращения неблагородных металлов в золото. Для осуществления этой возможности необходимо было отыскать только то вещество, считали алхимики, которое подобно аристотелевской квинтэссенции может наделять превращаемые тела недостающими качествами. С течением времени алхимические воззрения сблизились с религиозными верованиями; гипотетическому веществу, могущему превращать неблагородные металлы в золото, начали приписывать все большее и большее число чудесных свойств; оно, по выражению Ф. Энгельса, «обладает многими богоподобными свойствами». И не случайно на поиски этого чудесного вещества, известного под названиями «универсал», «эликсир мудрецов», «красная тинктура», «великий магистерий», и особенно «философский камень», ушло 12 столетий.

Сейчас трудно указать первопричины, послужившие толчком к отысканию «философского камня». Несомненно, что в основе возникновения этих поисков лежали известные с древних времен превращения веществ. Возможно, что случайное наблюдение над попавшим в костер куском оловянной руды, внешне не отличавшимся от других камней, на которых костер был разложен, и давшим после обжига серебристый слиток металла, впервые утвердило мысль о превращении одних веществ в другие. И если камень «превращался» в металл, то почему же любому металлу не превратиться в золото?

Возможность таких «превращений» подтверждалась наглядными примерами из металлургии, зачатки которой существовали уже в глубочайшей древности, и в частности примером получения похожей по цвету на золото бронзы из красной меди и серебристого олова. Изменения цвета, блеска и других свойств металлов, известные с давних пор индийским и египетским ювелирам, укрепляло мысль о возможности превращения одних металлов в другие, и, естественно, толкало на отыскание способов получения золота из других металлов.

В условиях феодализма, когда с ростом богатства и власти в руках представителей эксплуататорских классов, с разорением, обнищанием и усилением гнета и политического бесправия крестьян в деревне и ремесленников в городе золото как материальная ценность приобретало неслыханную силу, для идей алхимии создается благоприятная почва. Жажда богатства, стремление к накоплению ценностей вообще и золота в особенности порождают низменные побуждения и жадность людей. Приобретение богатства превращается в одну из важнейших целей жизни. И войны, которые ведутся в этих условиях только ради грабежа, становятся постоянным занятием мелких феодальных государств.

Правда, феодальный строй открывал и другие пути к накоплению богатств, но ни один из них — торговля, ростовщичество, разнообразные формы эксплуатации крепостных — не давал такого быстрого эффекта к накоплению золота, как грабительские войны. «Недаром высятся грозные стены вокруг новых укрепленных городов»^[1].

Но человеческая фантазия открывала еще один путь к неограниченному получению золота: путь превращения одних неблагородных металлов в другой — благородный, в золото. Как известно, уже в глубокой древности под звездным небом Ассирии и Вавилонии родилась астрономия. Первые исследователи путем наблюдения светил, их положения и движения на «своде небесном» установили существование определенной связи между Землей и небом. Явление сна, приходящееся на темную часть суток, смена времен года по мере движения Солнца на небе, зависимость морских приливов от положения Луны и целый ряд подобных явлений натолкнули затем наблюдателей на мысль, что все явления и вещи на земле имеют непосредственную связь с небом и его светилами. Так возникает астрология — «искусство» предсказывать будущие события и, в частности, судьбу человека по положению светил на небесном своде^[2].