Путешествие в Страну элементов

Сто с небольшим химических элементов входят в перечень «строительных деталей», из которых воздвиг себя мир, живой и неживой.

Нам повезло: Земля не обделена. В доступной для наблюдения части вселенной не обнаружено ни одного элемента, какого нет в нашем распоряжении.

Земной шар — своего рода исполинская химическая лаборатория, действующая вот уже довольно продолжительное время. В нем возникали условия для протекания всевозможных реакций. Нужны были высокие давления — пожалуйста: в недрах вещество сжималось с силой в сотни тысяч, даже в миллионы атмосфер. Температуры? Шар кипел и бурлил огненным месивом. Время? Сколько угодно — дни, тысячелетия, сотни миллионов лет. Природа не считается с затратами.

В результате запутанных, бесконечных химических пертурбаций и сформировалась (да и сейчас потихоньку продолжает формироваться) наша планета.

Кто-то своими руками сотворил огонь. Кто-то из жесткой, грубой шкуры убитого зверя выделал кожу. Кому-то посчастливилось из руды получить железо. Человек искал впотьмах, на ощупь и натыкался иной раз на такие крупные удачи. Это было загадочно, необыкновенно, и потому искусство совершать какие бы то ни было химические превращения долгое время считалось священным. Оно попало в руки жрецов. Из стран Востока на заре нашей эры достижения прикладной химии перенеслись в Грецию. Ей наследовал Рим. А когда одряхлевшая империя рабовладельцев рухнула, лидерство в науках и ремеслах перешло к арабам. Прикладное и мистическое начала своеобразно переплелись в деятельности арабских химиков. С фанатичным упорством трудились они над тем, чтобы составить рецепт получения золота из других металлов, а также эликсира против всех болезней и даже самой смерти. Соединяя различные вещества, алхимики («ал» — приставка арабского происхождения) «между делом» синтезировали многие практически ценные соединения. Но хотя с помощью черной магии в соавторы привлекались всевозможные духи, главной цели своих трудов они не достигли.

Европейские преемники арабских магов на протяжении нескольких столетий — XII–XV веков — чадили и колдовали в своих тщательно засекреченных лабораториях, составляли умопомрачительные рецепты «философского камня», морочили головы коронованных невежд и, случалось, уличенные в надувательстве, кончали свои дни на виселице.

Все это наукой и не пахло. Алхимия скорее была нелепо поставленной и витиевато зашифрованной, слепой и спотыкающейся прикладной химией.

Люди уже знали множество химических соединений. Они освоили производство стекла, применяли порох, чеканили монету и отливали бронзовых богов, ковали великолепные клинки и получали краски, сохранявшие свежесть вопреки стараниям всеразрушающего времени.

Прикладная химия была уже немолодой и многоопытной, за ее плечами тянулась длинная вереница веков, когда родилась наука химия. Это случилось удивительно недавно — какие-нибудь две с половиной сотни лет назад.

В XVII веке природу уже изучают ботаника, зоология, минералогия. Сначала исследователи ограничивались лишь «инвентаризацией» окружающего мира. Они составляли списки всего, чем он богат. Следующий шаг — попытки разобраться в обширных наблюдениях, сделать обобщения, перейти от индивида к виду.

Такой же путь предстоял и химии. Но если сороконожку, антилопу гну, одуванчик, полевой шпат природа демонстрирует «в чистом виде», то химические индивиды, как правило, замаскированы ею в более или менее сложных обличьях.

Надо было научиться извлекать их. «Нужные и в химических трудах употребительные натуральные материи сперва со всяким старанием вычистить, чтобы в них никакого постороннего примесу не было, от которого в других действиях обман быть может», — наставлял химика Михайло Ломоносов, величайший основоположник научной химии, автор первого, отправного ее закона — закона сохранения вещества.

Разделять — вот главное устремление химиков XVIII века; определять вес и меру — вот главные средства для достижения этой цели. «Природа даже через посредство людей никогда не производит соединения иначе, как с весами в руках — по весу и по мере!» — восклицал французский химик Л. Пруст. Эпоха гаданий и домыслов отошла в прошлое, уступив место эпохе уверенной, целенаправленной, напряженной работы. Весы, внесенные в химическую лабораторию, изгнали из нее теорию флогистона и ряд других допущений, опровергнутых измерениями.

Однако опыты способны не только ниспровергать старое и открывать новое, но и порождать беспощадно сложные вопросы. Как доказать, что в пробирке химический индивид, а не группа их? Что представляют собой однородные тела, которых так много в природе, — химические соединения или просто смеси?

Усилия великих умов были сконцентрированы на решении задачек из учебника для начальной школы, составленного строгим учителем — природой. В ходе решения химики знакомились с членами скрытной семьи элементов, всякий раз добиваясь этой чести наблюдательностью, терпением и остроумием эксперимента. То была бурная, весенняя пора метода химического анализа. Он помогал опознавать химические индивиды, давать им точные количественные характеристики.