Как были открыты химические элементы - Дмитрий Николаевич Трифонов

Анализируя петалит, И. Арфведсон с самого начала обнаружил потери вещества примерно в 4%. Но (и как некогда М. Клапрот) шведский химик стал искать причины, отметая одно предположение за другим, пока не добрался до истины. Истиной оказалась «огнепостоянная щелочь» ранее неизвестной природы. То, что эту щелочь образует новый щелочной металл, не вызывало сомнений. И. Арфведсон обратился к своему учителю с просьбой помочь ему выбрать название для открытого элемента. Мы дали этой щелочи, писал И. Берцелиус К. Бертолле, название «литион» (от греческого слова литиос, означающего «камень». — Авт.), чтобы напомнить, что она была открыта в минеральном царстве, тогда как две другие щелочи (натрий и калий. — Авт.) были обнаружены в растительном царстве.

Сообщение об открытии лития в петалите И. Арфведсон опубликовал в печати в 1819 г. Но еще в апреле 1818 г. ученый обнаружил новый щелочной металл и в других природных источниках. Удалось разгадать загадку сподумена, оставленную М. Клапротом. В этом минерале, как выяснилось, содержится около 8% лития. Наконец, еще один минерал, уже давно известный лепидолит включал в свой состав до 4% самого легкого щелочного металла.

Немецкий химик К. Гмелин наблюдал, как соли лития окрашивают пламя горелки в великолепный густой красный цвет, — наблюдал к досаде упоминавшегося И. фон Фукса.

Выделить чистый металлический литий (но в очень небольшом количестве) оказалось под силу лишь Г. Дэви, это событие произошло в конце 1818 г. В больших количествах литий стали получать в конце 1850-х годов после того, как немецкие химики Р. Бунзен и А. Матиссен изобрели промышленный способ электролиза хлорида лития.

СЕЛЕН

Селен относится к тем элементам, которые попадались исследователям задолго до своего открытия, но не могли быть открыты, так как были замаскированы присутствием других, сходных с ними элементов. Так и селен проскальзывал незаметно на фоне серы и теллура. И только в 1817 г. селен удалось обнаружить. Это сделали два шведских химика — знаменитый И. Берцелиус и его ассистент Г. Ган. Они обследовали сернокислотное производство на заводе в Грипсхольме. 23 сентября они обнаружили в серной кислоте местного изготовления небольшое количество теллура. Дальнейшие события И. Берцелиус излагал примерно так. Он исследовал в содружестве с Готлибом Ганом метод, применявшийся для производства серной кислоты в Грипсхольме. В серной кислоте был обнаружен осадок частично красный, частично светло-коричневый. При нагревании в пламени паяльной трубки осадок испускал слабый редечный запах и превращался в королек со свинцовым блеском. Согласно М. Клапроту, такой запах служит указанием на присутствие теллура. Ган заметил при этом, что на руднике в Фалуне, где добывается пирит, необходимый для приготовления кислоты, также ощущается подобный запах, указывающий на присутствие теллура. Любопытство, подкрепляемое надеждой обнаружить в коричневом осадке этот редкий металл, заставило И. Берцелиуса исследовать осадок. Он не мог, однако, обнаружить в осадке теллур. Тогда он собрал все, что образовалось при получении серной кислоты путем сжигания серы из Фалуна за несколько месяцев и подверг полученный в большом количестве осадок обстоятельному исследованию. И. Берцелиус решил, что осадок содержит до сих пор неизвестный металл, очень похожий по свойствам на теллур. В соответствии с этой аналогией новый элемент был назван селеном от греческого слова селенус, означающего «луна», так как теллур назван по имени нашей планеты. И. Берцелиус исследовал многие свойства селена и в 1818 г. в журнале «Annales de chimie et de physique» опубликовал статью под названием «Исследование нового минерального тела, найденного в сере, добываемой в Фалуне».

КРЕМНИЙ

После кислорода кремний — самый распространенный элемент на Земле, на его долю приходится 28% от массы земной коры. Кремний фактически составляет основу земной «тверди». Однако такое повсеместное присутствие кремния отнюдь не способствовало его более раннему, чем это имело место в действительности, открытию. Причина заключается в трудности восстановления кремния из его оксида.

Вообще говоря, есть все основания считать кремний элементом древности. Его соединения люди знали и пользовались ими еще с незапамятных времен — достаточно назвать кремневые орудия первобытного человека. Мы считаем углерод элементом древности, но что из того, что он издревле был известен в свободном состоянии: ведь то, что он является химическим элементом, стало ясно не ранее чем лет двести назад. Наконец, стекло — это тоже в конечном счете производное кремния. Но раз уж так было когда-то принято в истории науки, будем считать датой открытия кремния его получение в виде простого вещества.

В конце XVIII и начале XIX в. многие ученые полагали, что кремнезем, или кремниевая земля, содержит неизвестный химический элемент, и пытались извлечь его в свободном состоянии. Одним из первых оказался Г. Дэви. Он пытался разложить кремнезем электрическим током, позволившим уже изолировать ряд щелочных металлов, но безуспешно. Столь же тщетной оказалась попытка ученого получить свободный кремний пропусканием паров металлического калия над нагретым докрасна оксидом кремния. В 1811 г. за дело взялись Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар. Они наблюдали бурную реакцию между тетрафторидом кремния и металлическим калием — реакцию, продуктом которой было красновато-коричневое вещество. Но природу этого продукта они так и не сумели выяснить, хотя, по всей вероятности, получили загрязненный аморфный кремний.

Окончательно удача пришла лишь к И. Берцелиусу в 1823 г. Шведский химик сначала нагревал до высокой температуры измельченную смесь оксида кремния, железа и угля, получив в итоге сплав кремния и железа — ферросилиций, что ему и удалось доказать. Для выделения свободного кремния И. Берцелиус повторил эксперименты Л. Тенара и Ж. Гей-Люссака. Он также получил коричневую массу. При действии на нее водой выделялись пузырьки водорода, а свободный аморфный кремний получался в виде темно-коричневого нерастворимого порошка, который содержал еще примесь кремнефтористого калия. Эта примесь с трудом была удалена И. Берцелиусом путем продолжительного промывания осадка.

И. Берцелиус

Более удачным и прямо ведущим к цели оказался другой метод, предложенный И. Берцелиусом, — прокаливание фторосиликата калия с избытком калия. Спекшаяся масса разлагалась водой, и в итоге получался чистый свободный аморфный кремний. И. Берцелиус доказал, что при накаливании кремний переходит в кремнезем. Это и дает основание считать его первооткрывателем кремния. Кристаллический кремний получил в 1854 г. А. Сент-Клер Девилль в ходе выделения металлического алюминия (см. с. 89). Название элемента происходит от латинских слов лапис креманс (кремень). Латинское название silicium ведет начало от силекс — «твердый камень».

АЛЮМИНИЙ

Алюминий — это пример химического элемента, по отношению к которому история поступила несправедливо. Наиболее распространенный на Земле металл, занимающий третье место после