Научные сказки периодической таблицы. Занимательная история химических элементов от мышьяка до цинка - Хью Олдерси-Уильямс

Чарльз Диккенс в 1836 г. в «Очерках Боза» с восторгом описывал представление с «красными, голубыми и пестрыми огнями», а в «Пенденнисе» (1848) Уильяма Теккерея мы встречаем девушку по имени Фанни Болтон, пребывающую в восхищении от фейерверков «лазурного, изумрудного и ярко-красного цветов!». В обоих описаниях имеется в виду такая яркость цветов, которая в те времена была абсолютно недостижима и которая остается еще одним свидетельством буйной фантазии любителей фейерверков. Даже когда стало возможным использовать соли стронция и бария, красные и зеленые цвета, получаемые с их помощью, часто бывали недостаточно яркими из-за наличия примесей.

Первоначально фейерверки были довольно абстрактными зрелищами, но в викторианскую эпоху возникла мода на изображение с их помощью картин. Особенной популярностью пользовались шовинистические представления с воспроизведением битв Крымской войны и индийских кампаний. Когда славных побед поубавилось, предпочтения изменились в сторону демонстрации ничем не замутненного пиротехнического искусства. Тем не менее любовь публики к фейерверкам резко пошла на спад после того, как благодаря газовому освещению появилась возможность в дни праздников украшать наиболее значимые здания особой иллюминацией.

* * *

В наши дни фейерверки демонстрируются по телевидению; европий и цинк на фосфорном экране воспроизводят жалкое подобие натрия и бария на ночном небе. Среди зарослей кустарника в кембриджширской глуши я, открыв калитку без какой-либо таблички, оказываюсь в обители преподобного Рона Ланкастера, управляющего директора «Кимблтон файерворкс», последнего изготовителя фейерверков в Британии. Ланкастер вырос в Хаддерсфилде, историческом центре британской пиротехнической индустрии, и стал устраивать там собственные фейерверки уже в годы Второй мировой войны. (В те времена вы могли без труда приобрести селитру и приготовить свой порох.) Он сделался викарием, а позднее капелланом в Кимболтонской школе, где преподавал своеобразную смесь богословия и химии. Летние каникулы предоставляли Ланкастеру большие возможности для организации фейерверков. В 1964 г. он построил лабораторию для продолжения пиротехнических экспериментов и в конце концов основал компанию.

Для человека, призванного нести людям радость и спасение, преподобный Ланкастер находится в слишком мрачном расположении духа. Он опасается, что его ремесло долго не протянет. И начинает воспроизводить длинный список: «Пропаганда здорового и безопасного образа жизни, супермаркет BOGOF, китайский импорт, бюрократия…». Один из энтузиастов экологического движения написал Ланкастеру, не стыдно ли ему загрязнять атмосферу кадмием и ртутью? «Я ответил ему – взгляните на наши крематории, ртутные наполнители и кардиостимуляторы».

Очевидно, у Ланкастера действительно масса проблем. Вследствие череды «идиотских» несчастных случаев и активной кампании со стороны потребителей оптовые продавцы пиротехники сталкиваются со все возрастающими ограничениями: самые громкие «хлопушки» уже запрещены, ракеты и петарды с хаотической траекторией и другие разновидности «креативной» пиротехники пытаются «усмирить» и сделать более «спокойными» и предсказуемыми. Однако основной причиной ужесточения законодательства стали не опасности пиротехники самой по себе, а ее антиобщественное использование. Больше всего Ланкастер сожалеет о побочных эффектах всего этого, к которым относится тенденция превратить фейерверки из развлечения на заднем дворе своего дома в крупные муниципальные мероприятия, что неизбежно приводит к тому, что «контролировать подобные зрелища начинают люди, ненавидящие фейерверки».

И День Гая Фокса 5 ноября не спасает. «Ужасный день!» По мнению Ланкастера, лучше бы наш ежегодный предлог для запуска фейерверков не выпадал на такой сырой месяц. И все-таки какое-то пораженческое упрямство заставляет нас из года в год участвовать в развлечении, не получая от него реального удовольствия. «Свойственный нам флегматический подход к нему погубил празднество. Поезжайте в Испанию, и вы увидите, как фейерверки могут стать неотъемлемой частью любой фиесты в любом населенном пункте». Я выбираю нескольких друзей в США, Израиле, России, Италии, Испании, посылаю им письма с вопросом о фейерверках… и в ответ получаю перечисление массы знаменательных дат, на которые используется пиротехника.

К счастью, настоящая страсть преподобного Ланкастера, вероятно, не в организации бизнеса, а в пиротехнических исследованиях. Я направляю нашу беседу к вопросу о цветах. Первая исследовательская удача посетила Ланкастера, когда ему предложили титановую стружку из одной авиамастерской. И хотя работать с ней довольно сложно – она очень твердая, что делает ее чувствительной к трению и оттого способной вызвать случайное возгорание, – он нашел способ безопасного ее использования в пиротехнике. Вспыхивая в фейерверках, титан дает красивые серебряные искры. Столетием раньше похожий эффект в фейерверках дало применение алюминия и магния, однако титан ярче и, самое главное, невосприимчив к влаге. В течение какого-то времени, в 1960-е гг., его белые искры вызывали всеобщий восторг.

Одной из главных целей Ланкастера было создание новых ярких цветов, средних между теми, что воспроизводятся с помощью хорошо известных химических солей. Одним из таких цветов должен был стать лимонно-зеленый (барий и медь дают скорее цвет морской волны). Из-за того что пиротехники имеют дело с ослепительно ярким светом, ремесло у них более тонкое, чем у художника, смешивающего краски. Они должны владеть основами химии, баллистики, оптики и психологии восприятия. В случае с получением лимонно-зеленого цвета невозможно просто соединить зеленый цвет от меди или бария и желтый от натрия, так как каждый цвет требует своей температуры пламени. Добавление магналия (сплава магния и алюминия) позволило Ланкастеру создать такие компонентные цвета, которые легче контролировать при более высокой температуре, но затем потребовалось добавить еще ряд веществ, чтобы усилить их яркость.

Создание добротного оранжевого цвета также отнюдь не сводится, скажем, к соединению красного цвета стронция и желтого натрия. Ланкастер обнаружил, что в связи с особенностями человеческого зрения для нужного эффекта необходимо добавить немного зеленого цвета. Момент озарения пришел к нему в местном кинотеатре, когда он наблюдал, как огни Wurlitzer переходили от красного тона к зеленому.

Сложнее всего оказалось получить синий цвет. Первым, кто стал систематически применять соли металлов для получения окрашенного пламени в наполеоновской Франции, был Клод-Франсуа Руджери. Окрашенное пламя использовалось в качестве военной сигнализации и во время общественных празднеств. В течение первой половины XIX века вышло несколько изданий «Основ пиротехники», где давались рецепты получения многих цветовых сочетаний, но синего цвета среди них не было. Ни один из широко распространенных металлов или их солей не дает сильного синего свечения. Синий цвет требует гораздо больше энергии по сравнению с тем ее количеством, которое в обычном случае излучается в виде света при перемещении электронов в возбужденных атомах. В поисках источника синего цвета в XIX веке перепробовали массу различных веществ, от слоновой кости до висмута и цинка, однако самое большее, чего смогли достичь, был холодный белый цвет, который выглядел голубоватым на фоне желтого освещения. «Лазурный» цвет, упоминаемый у Теккерея, конечно же, чистейшее преувеличение. Только позднее стало известно, что соли меди, которые обычно при горении дают зеленый цвет, в результате ряда химических модификаций могут дать синий. До введения новейших ограничений производители пиротехники иногда использовали в названных целях ядовитый и неустойчивый ацетоарсенит меди – пигмент, известный среди художников под названием «парижская зелень». Позднее было установлено, что тот же самый эффект можно получить и менее вредным способом – с помощью горения меди в присутствии хлора. Пиротехники для получения впечатления более насыщенных оттенков синего цвета запускают залп синего цвета вместе с каким-либо контрастным по отношению к нему цветом.