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

По сравнению с четой Кюри или с такими пионерами науки, как Берцелиус, Лавуазье или Дэви, которым, видимо, не суждено быть увековеченными в периодической таблице, вклад в науку Гадолина и Самарского был минимален. Почему же в таком случае именно этим двоим была оказана подобная честь? Если их достижения не могут служить объяснением, значит, нам следует обратиться за объяснением к более поздним исследователям химических элементов, которые и присвоили новооткрытым элементам названия самарий и гадолиний.

В 1879 г. Поль-Эмиль Лекок де Буабодран, сын богатого производителя коньяка, из образца уральского минерала самарскита получил некие соли редкоземельного элемента; по его мнению – соединения дидимия. При добавлении к раствору соли другого реагента ожидаемых осадков не последовало. Зато получился совершенно другой осадок, состоявший из двух четко отличавшихся друг от друга фаз. «Дидимий» не был отдельным элементом, а представлял собой сложную смесь до того времени неизвестных редкоземельных элементов. Разделив два осадка, ученый смог показать, что один из них – соединение нового элемента, который он и назвал самарием. Через год Жан Шарль Галиссар де Мариньяк из Женевы, работая с другим образцом минерала «дидимий», выделил окисел еще одного редкоземельного элемента. Лекок подтвердил открытие де Мариньяка и предложил назвать элемент гадолинием. (А пять лет спустя Карл Ауэр полностью покончил с «дидимием», продемонстрировав, что помимо уже открытых он содержит еще два настоящих элемента: неодим и празеодим.)

Таким образом, именно Лекок несет ответственность за прославление этих двух, в общем-то, ничем не примечательных личностей. Каков был его мотив? Как мы уже видели, в последней четверти XIX столетия европейский национализм достиг своего зенита. Возможно, Лекоку стоило бы назвать новый элемент не самарием, а придумать ему наименование в честь Франции или Парижа, где он работал, а гадолиний назвать в честь Женевы или Швейцарии, где жил его друг Мариньяк? На самом деле, скорее всего, он поступил достаточно мудро, не пойдя по такому пути, так как однажды он уже пустил стрелу в этом направлении, причем весьма своеобразным способом.

Первый свой вклад в периодическую таблицу Лекок внес в 1875 г., когда изолировал новый элемент из цинковой руды. Он преподнес образец Французской Академии наук и назвал его галлий в честь Франции. Проблемы начались пару лет спустя, когда возникли подозрения, что за названием элемента скрывались совсем не патриотические соображения. Лекок сумел очень хитрым способом запечатлеть свое имя в названии элемента: латинское название Франции – Галлия, но и фамилия Лекока («петух» по-французски) переводится на латынь так же, как «галлус». Возник такой скандал, что Лекоку пришлось публично опровергать подозрение, что он дал название элементу в свою честь. И, когда он работал с минералом дидимием, воспоминания об этом неприятном событии были еще свежи у него в памяти.

Вполне возможно, что после конфуза с галлием Лекок просто не хотел рисковать. И самым безопасным способом наименования элемента было дать ему название по минералу, в котором тот был обнаружен, просто заменив традиционный суффикс для минералов «-ит» на столь же традиционный суффикс для элементов «-ий». Создается впечатление, что название «самарий» он выбрал исключительно потому, что элемент был получен из самарскита, а гадолиний потому, что его открыли в гадолините. Если дело действительно обстоит подобным образом, это большая потеря для химии. Ведь намного больше минералов получили свои названия в честь знаменитых геологов, чем элементов – в честь химиков, и не только потому, что список минералов гораздо длиннее списка элементов. У минералогов существует давняя и очень достойная традиция присвоения минералам названий в честь первооткрывателей в данной области – традиция, которой излишне скромные химики были не склонны следовать. В результате многие химики, чьи имена не были увековечены названиями элементов, тем не менее остались в истории благодаря названиям минералов. Среди них можно упомянуть клевеит, теннантит и уолластонит, названные в честь химиков-открывателей элементов. Гадолиний и самарий – два редких примера противоположного. Гадолиний – своеобразный памятник всем химикам, которые в поте лица своего трудились над высвобождением элементов из минералов, а самарий – всем тем геологам, которые смогли отыскать в природе необычные минералы, добыть их и привлечь к ним внимание специалистов. Ни Гадолин, ни Самарский не принадлежат к числу величайших химиков или минералогов, они просто одни из многих…

Слушая рассказы о редкоземельных элементах, я чувствовал, что начинаю глубже понимать, откуда берутся элементы. Конечно, я и раньше знал, что в своем большинстве они происходят из земли, моря и неба. Но мне хотелось проникнуть за рамки очевидного силлогизма – все состоит из элементов, поэтому элементы находятся повсюду – и отыскать нечто вроде locus classicus[54] для этих фундаментальных составляющих материи. В конце концов они вездесущи лишь относительно. Да, все во вселенной состоит из элементов, но чистые элементы встречаются крайне редко и почти всегда заключены в неподатливые минералы или соединения. Поиск элементов в природе чем-то напоминает поиски в булочной, где мы можем отыскать массу булочек и пирожков, но ни следа муки и сахара, из которых они сделаны. Во время загородных прогулок вы не найдете слитков алюминия или рек ртути. И все же, как я полагал, существуют места, где можно ощутить ауру элементов.

Настало время посетить настоящую шахту. Моей целью была не Большая Медная гора в Фалуне – обширный шахтерский центр, описанный Э. Т. А. Гофманом, основанный в XIII веке и действовавший еще в 1992 г. И не шахты Хизингера в расположенном неподалеку Вестманланде. Берцелиус и Хизингер открыли церий в рудах, добытых там, но они искали иттрию Гадолина, руду, получившую свое название в честь деревушки Иттерби, в которой расположена небольшая шахта, давшая миру не только иттрий, но и еще шесть других элементов. Мне захотелось посетить именно этот благодатный источник элементов.

Иттерби считается местом первых разработок полевого шпата и кварца в Швеции. Иттерби расположено на острове Ресарё, одном из бесчисленных каменистых островов к востоку от Стокгольма, там, где шведская часть Скандинавии как будто начинает рассыпаться в Балтийское море. В начале XVIII столетия полевой шпат, добывавшийся здесь, шел на производство фарфора в Шведской Померании, а необычно чистый кварц отсылался в Британию для производства стекла. Но для собирателя элементов шахта раскрыла свои истинные богатства, только когда люди начали исследовать примеси, нарушавшие технологию производства стекла и фарфора.

Если Иттерби – место паломничества, то кто же эти паломники? Шахту закрыли в 1933 г. Но химики и минералоги продолжали в ней свои изыскания. В 1940 г. Брайан Мейсон из Смитсонианского института в Вашингтоне обнаружил, что шахта частично затоплена, хотя там все еще можно было найти крупные блоки пегматита – кварца полевого шпата с черными треугольными кристаллами гадолинита. Приехав через несколько лет, он, к своему глубочайшему разочарованию, обнаружил, что территорию шахты кто-то захватил и устроил в ней нефтехранилище, полностью запретив доступ посторонним. В своем описании этого путешествия он упоминает о 25 минералах, которые содержали определенное количество иттрия, тантала, ниобия, бериллия, марганца, молибдена и циркония наряду с более привычными элементами, такими как алюминий и калий.