Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №38/2004

ГАЛЕРЕЯ ИЗВЕСТНЫХ ХИМИКОВ

ГЕМФРИ ДЭВИ

В очень раннем возрасте он проявил необычайную даровитость. В два с небольшим года довольно бегло говорил. В шесть лет умел читать и писать. Семилетним поступил в среднюю школу родного города Труро (Корнуэлл).
Семья не располагала материальным достатком, и Гемфри Дэви так и не получил высшего образования. В 1795 г. он окончил Грамматическую школу (существовало тогда в Англии такое учебное заведение). Возможно, обучение в ней развило в нем пристрастие к стихотворчеству. Правда, по поводу его творений биограф замечал с некоторой иронией: «Чувства, обнаруженные им в стихах, были весьма достойны похвалы, но поэтическая техника едва превышала тот уровень, который требуется от поэта-лауреата».
Вообще в «гуманитарных» сферах на протяжении всей жизни фантазер Дэви чувствовал себя раскованно. Он даже создал внушительное стихотворное произведение «Эпос Моисея» – дань глубокой религиозности автора. Дэви рассматривал «небольшой земной шар как точку, служащую началом развития, ограниченного только бесконечностью».
Далее его жизнь складывалась так. Он был отдан в обучение к аптекарю в городе Пензансе. Неизвестно, насколько Дэви преуспел в выполнении своих непосредственных обязанностей, зато известно, что он с необычайным рвением занялся самообразованием. Он составил подробный план, который настолько любопытен, что имеет смысл привести его целиком. Вот в какой последовательности намечался «штурм» знаний:

1. Теология, или религия, изучаемая через природу.
2. География.
3. Моя профессия:
   1) ботаника; 2) фармация; 3) зоология; 4) анатомия; 5) хирургия; 6) химия.
4. Языки:
   1) английский; 2) французский; 3) латинский; 4) греческий;
   5) итальянский; 6) испанский; 7) еврейский.
5. Логика.
6. Физика:
   1) учения и свойства тел природы;
   2) об операциях природы; 3) учение о жидкостях;
   4) свойства организованной материи; 5) об организации материи;
   6) элементарная астрономия.
7. Механика.
8. История и хронология.
9. Риторика.
10. Математика.

Пожалуй, никто из ученых ни до, ни после Гемфри не строил в юности столь гомерических проектов. Да и сам он довольно скоро осознал их фантастичность. Но на первых порах он довольно пунктуально следовал написанному пером.
В январе 1798 г. ученик аптекаря добрался до химии. Его пособиями стали только что переведенный на английский «Курс химии» А.Лавуазье и «Химический словарь» У.Никольсона. Для практических работ он создал домашнюю лабораторию. Идея Лавуазье относительно материальной природы света увлекла Дэви, но послужила для него лишь поводом сделать ошибочное предположение, за которое ему приходилось краснеть всю жизнь: кислород есть соединения света с неизвестным элементом. Статья с этим «откровением» была даже напечатана. Но нет худа без добра… Столь «оригинально» мыслящего молодого человека в октябре 1798 г. пригласили в Пневматический институт в Бристоле. Там, в частности, проводились исследования физиологического действия различных газов.

Г.Дэви (1778–1829)
Г.Дэви (1778–1829)

В Бристоле Дэви сделал свое первое настоящее открытие: обнаружил опьяняющее действие на человека «веселящего газа» (закиси азота). На рубеже столетий (1799–1801) он развил бурную деятельность: определил состав оксидов азота, азотной кислоты, аммиака и приступил к опытам с источником электрического тока – гальванической батареей, что послужило началом его грядущих замечательных открытий. В течение двух лет он опубликовал около десятка статей.
Стремительно раскрылся экспериментальный талант Дэви. «Идеология» его творчества ставила во главу угла накопление фактов, а не разработку теоретических представлений. Хотя его электрохимическая теория представляет собой исключение из этого правила.
Первые публикации результатов работ сделали имя Дэви широко известным в Англии. В феврале 1801 г. он приглашен в Лондонский королевский институт в качестве ассистента лектора и заведующего химической лабораторией, а уже в следующем году занял вакансию профессора. Его блестящие лекции пользовались исключительной популярностью. В 1803 г. Дэви становится членом Королевского общества, в 1807–1812 гг. исполняет должность его секретаря, а в 1820 г. избирается президентом.
В историю науки Дэви вошел как один из основоположников электрохимии. Еще в Пневматическом институте он проводил исследования действия электрического тока на различные объекты. Одним из первых осуществил электролиз воды и подтвердил факт ее разложения на водород и кислород (1801).
Особенно широкий размах подобные исследования получили в Королевском институте. Их предварительные итоги он изложил в лекции, прочитанной 20 ноября 1806 г. В ней он развивал идеи, правда, не всегда достаточно отчетливые, которые в дальнейшем легли в основу «электрохимической теории». В частности, он объяснял химическое сродство тел, вступающих в соединения, энергией их электрических (положительных и отрицательных) зарядов: «Среди тел, дающих химические соединения, все те, электрические энергии которых хорошо известны, оказываются противоположно заряженными; примером могут служить медь и цинк, золото и ртуть, сера и металлы, кислые и щелочные вещества… мы должны считать, что эти тела будут притягивать друг друга под действием своих электрических сил. При современном состоянии наших сведений было бы бесполезно пытаться делать умозаключения относительно источника электрической энергии или о тех причинах, в силу которых тела, приведенные в соприкосновение, электризуются. Во всяком случае связь между электрической энергией и химическим сродством достаточно очевидна. Быть может, они тождественны по своей природе и являются основными свойствами вещества?»
Эти соображения еще нельзя считать законченными основами электрохимической теории, ибо Дэви отвергает саму возможность возникновения тока в результате химических реакций. И вполне логично, что его «электрохимические достижения» прежде всего лежали в области практики.
Пожалуй, наиболее значительным достижением Дэви стало выделение щелочных и щелочно-земельных металлов — результат электролитического разложения щелочей. Тем самым была разрешена одна из важнейших химических проблем.
Еще в конце XVIII в. полагали, что в барите и извести содержатся металлические основания, тогда как едкие щелочи вообще считались простыми веществами. Правда, сам Лавуазье предполагал, что и они со временем будут разложены.
То, перед чем бессильными были обычные химические операции, оказалось возможным благодаря электрическому току.
Первоначально Дэви пошел по ложному пути. Он попытался выделить металлы из растворов и расплавов щелочей. Десятки опытов не приводили к успеху. Тогда возникла идея: испытать действие электрического тока на твердую щелочь: «Кали, вполне высушенный нагреванием, не является проводником, но его можно сделать таковым, добавляя минимальное количество влаги, которое не влияет заметно на его агрегатное состояние, и в этом виде оно легко плавится и разлагается мощными электрическими силами…» В ходе экспериментов «появлялись маленькие шарики с сильным металлическим блеском… Эти шарики состоят именно из того вещества, которое я искал и которое является легко воспламеняемым основанием кали». Об этом Дэви сообщил Королевскому обществу 19 октября 1807 г.
Подобным способом Дэви получил и натрий. Он предложил для свободных щелочных металлов — новых химических элементов — названия «потассий» и «содий» (от английских слов «рotach» и «soda»); латинские названия этих элементов записываются как «потассиум» и «содиум».
Выделение щелочных металлов в свободном виде по праву можно рассматривать как одно из величайших химических открытий начала XIX в. и как один из первых практических триумфов электрохимии.

Гальванический элемент, или «вольтов столб»

Гальванический элемент,
или «вольтов столб»

В 1808 г. Дэви электролитически разложил щелочные земли и получил свободные щелочно-земельные металлы – барий, стронций, кальций и магний. Однако методику эксперимента ему пришлось принципиально изменить, поскольку сухие щелочные земли не проводили тока и становились проводниками только в расплавах.
Дэви сделал попытку выделить элементарный бор из борной кислоты, для чего построил большую электрическую батарею, состоящую из 500 пар медных и цинковых пластинок. Но даже столь мощный источник тока не привел к успеху.
Крупнейшей заслугой ученого является установление элементарной природы хлора. К.Шееле, открывший хлор в 1774 г., будучи ярым приверженцем теории флогистона, предложил для него название «дефлогистированная соляная кислота». А.Лавуазье, опираясь на свою теорию кислот, высказал идею, что в «кислоте» содержится особый радикал – «мурий» – в соединении с кислородом. В 1785 г. К.Бертолле, подействовав диоксидом марганца на соляную кислоту, получил не что иное, как «дефлогистированную соляную кислоту». Отсюда он заключил, что таковая есть продукт окисления соляной кислоты, и назвал хлор «окисленной соляной кислотой» (acide muriatique oxygene). В результате гипотеза о существовании элемента «мурий» стала общепринятой, равно как широкое распространение получило название «оксимуриевая кислота». Многие исследователи, в том числе французские химики Ж.Гей-Люссак и Л.Тенар, пытались выяснить ее природу, но только Дэви в конце 1810 г. в результате многочисленных экспериментов окончательно пришел к убеждению: «оксимуриевая кислота» имеет элементарную природу. Новому элементу он дал название «хлорин» (в переводе с греческого означающее «желто-зеленый»). Современное название «хлор» предложил в 1811 г. Гей-Люссак.
Дэви пытался выделить и свободный фтор. В 1812 г. он высказал предположение, что в плавиковой кислоте и ее соединениях содержится некий «принцип», аналогичный хлору. Дэви даже предложил название для этого гипотетического элементарного вещества — «флюорин», по аналогии с «хлорином». Однако желаемого он не достиг, но серьезно отравился, работая с фторсодержащими продуктами. Беда никогда не приходит одна: ученый чуть не лишился зрения при опытах с хлористым азотом.
Год 1812-й оказался переломным для Гемфри Дэви. В оставшиеся 17 лет жизни он не сделал сколь-либо существенных открытий, да и в некоторых вопросах химии оставался ретроградом. Например, поддерживал идею о сложном составе некоторых элементарных веществ (азота, фосфора, серы, углерода и др.). Фактически был равнодушен к химической атомистике Дальтона, называя ее «остроумным предположением». Однако пользовался дальтоновскими атомными весами, именуя их пропорциями. В том же году он выпустил книгу «Элементы химической философии». Дэви рассматривал ее лишь как первую часть намеченного им большого сочинения, долженствующего охватить всю химию. Труд этот так и остался незаконченным.
Дэви оставил о себе добрую память изобретением в 1815 г. безопасной лампы для шахтеров. Она применялась в шахтах более столетия, пока не было введено электрическое освещение.
Ученый скончался 29 мая 1829 г., едва перешагнув полувековой рубеж. В некрологе отмечалось: «Дэви… представлял яркий пример того, что римляне называли человеком, которому благоприятствует счастье. Успех его, однако, даже с этой точки зрения не был делом случая, а он был обязан им своему глубокомыслию, предвидению будущего при создавании своих планов и талантливости и настойчивости, с которыми он доводил их до успешного конца…»
Повторим, что Дэви вошел в историю науки одним из основоположников электрохимии, создавшим фактически первую электрохимическую теорию. Он подтвердил факт электролитического разложения растворов сложных веществ и то, что на отрицательном полюсе выделяются водород, металлы и щелочи, а на положительном – кислород и кислоты. Он заключил, что химические соединения – продукт электрической нейтрализации противоположно заряженных веществ, вступающих во взаимодействие. Этот постулат Й.Берцелиус воплотил в своей дуалистической теории.
Пожалуй, не будет преувеличением сказать, что Дэви был «запрограммирован на большее». К сожалению, болезни подкосили его в расцвете лет. Характер ученого отнюдь не был легким: честолюбие и самолюбие отчетливо выражались в его натуре. Вот почему у него по существу не осталось учеников, кроме Майкла Фарадея, который в судьбе Дэви сыграл немалую роль. Кстати, они познакомились в 1812 г.
Фарадей приобретал знания самостоятельно. Работая учеником переплетчика, он внимательно знакомился с содержанием книг. Особенно его интересовали книги по химии. Майкл посещал популярные лекции Дэви в Королевском институте. Затем он переписал их начисто, снабдил рисунками и послал маститому ученому с просьбой принять помощником для лабораторных работ. Дэви вскоре убедился в блестящих способностях юного сотрудника и даже взял его с собой в качестве ассистента в путешествие по Европе в 1813–1815 гг.
С годами Фарадей обретал все большую самостоятельность. Он выполнил несколько примечательных работ по химии и уже в 1821 г. был избран членом Королевского общества, чему Дэви, как это ни странно, активно препятствовал. Была ли то зависть к стремительному творческому росту юного коллеги или раздражительность, вызванная постоянными недомоганиями? Кто знает… Фарадей после кончины Дэви возглавил его лабораторию и наследовал чтение лекций в Королевском институте.

М.Фарадей (1791–1867)

М.Фарадей (1791–1867)

Если Дэви стоял у истоков электрохимии, то Фарадей способствовал подведению под нее теоретического фундамента. Он сформулировал основные законы электролиза и предложил термины «электрод», «анод», «катод», «анион», «катион», «ион»…
Однако в историю науки Майкл Фарадей вошел прежде всего как физик, притом как один из величайших физиков всех времен. Достаточно лишь сказать, что он установил связь электричества с магнетизмом, что имело колоссальные последствия для развития естествознания и техники.

Д.Н.ТРИФОНОВ