Galileo - Мир, созданный химиками. От философского камня до графена

Петр Образцов

Мир, созданный химиками. От философского камня до графена

Предисловие

Как часто в рекламе самых разных товаров звучит фраза: “Здесь нет никакой химии!” Изо всех сил нас призывают покупать йогурты и шампуни, лапшу и мыло, стиральные порошки и сладкую газировку только “из натуральных компонентов”, а также овощи и фрукты, выращенные “без химических удобрений и пестицидов”, короче – без “химии”! Химией пугают детей, домохозяек и пенсионеров.

Должен всех разочаровать: “без химии” ничего не бывает просто потому, что все в мире – от воздуха до человеческого тела и от кефира до Гималайских гор – состоит из химических веществ. Некоторые, правда, считают, что есть вещества “искусственные”, а есть природные, прежде всего органические вещества, из которых состоят живые организмы. Этих некоторых можно смело считать неявными поклонниками витализма – учения, согласно которому нельзя получить органическое вещество в колбе, в лаборатории. Якобы органическое вещество образуется только в результате жизнедеятельности живого существа, отсюда, отсюда, кстати, и сам термин. Латинское “vita” – это жизнь, и живому присуща некая “жизненная сила”. Однако еще в 1828 году Фридрих Вёлер взял и синтезировал мочевину из неорганических веществ – из цианата калия KNCO и сульфата аммония (NH4)2S04. Потом синтетические органические вещества посыпались, как из рога изобилия, который тоже, кстати, представляет собой в основном органическое вещество, а именно белок кератин.

Уже в XX веке были синтезированы действительно отсутствующие в природе органические вещества – прежде всего синтетические органические полимеры, хотя издавна были известны и природные, например кожа, хлопок, шерсть, да и целлюлоза древесины. Правда, до поры до времени об их полимерной структуре не знали. Сейчас представить себе жизнь без пластмасс и прочей синтетики просто невозможно. Читая эту книгу, вы сидите в комнате с окрашенными синтетическими красками обоями, приклеенными к стенам синтетическим клеем. Возможно, на полу у вас лежит пластиковый линолеум, а письменный стол изготовлен из древесно-стружечных плит, сформованных с помощью фенолформальдегидной смолы. На вас рубашка, наполовину сотканная из синтетических нитей, тапочки из пластика или с искусственным мехом. Кресло, скорее всего, тоже из ДСП и искусственной кожи. Еще сто лет назад обо всех этих веществах и материалах даже не подозревали.

Само слово “химия” произошло от арабского “аль-хем”, а то, в свою очередь, – от древнеегипетского “кеми”, что означало одновременно и “черная земля”, и “Египет”. Вероятно, там первые химики и появились. Это были жрецы, знавшие толк в бальзамировании фараонов и священных животных – кошек, а также в изготовлении стекла и получении меди путем восстановления медной руды древесным углем. Скорее всего, именно они, а не арабские алхимики первыми научились перегонять жидкости и получили этиловый спирт. Пиво и пальмовое вино у них было, нагревать напитки в керамических и даже стеклянных сосудах они умели, а догадаться об охлаждении выделяющихся паров уже ничего не стоило.

Впрочем, существует и другая теория происхождения слова “химия” – от китайского слова “цзинь”, золото. Доказательством китайского происхождения и слова, и самой науки является близость звучания “цзинь” (или “кин” по-японски) и древнегреческого “химиа” – металлургия, а также использование ключевого иероглифа “золото” при записи всех китайских слов, обозначающих металлы. Однако многим ученым эта теория кажется не очень убедительной.

В этой книге речь идет о химии, о науке, имеющей богатую историю, в которую, кстати, большой вклад внесли и российские ученые.

Мы вспомним и про алхимию, и про иатрохимию, и про ужасные случаи применения химических открытий – боевые отравляющие вещества и “Циклон Б”, и про драматические обстоятельства открытия радиоактивных элементов. А вот как все начиналось.

Глава 1 В поисках камня

Невозможно сказать, кто из одушевленных обитателей нашей планеты был первым химиком. А вот неодушевленным – можно, таким первым химиком была сама природа. Все процессы образования Земли из газопылевого облака, последующие реакции между различными компонентами раскаленного каменного шара, появление воды, а затем и органических форм жизни, сначала в виде растений, – это все химические процессы. Впрочем, радиоактивный распад, происходящий до сих пор в глубинах планеты и обусловливающий ее высокую по космическим масштабам температуру, все-таки скорее относится к физике. А первым живым химиком можно считать того неандертальца, который сознательно сохранил в пещере зажженную молнией щепку, а потом зажигал от нее так же сознательно подготовленные дровишки. Горение дерева представляет собой типичную химическую реакцию окисления кислородом, которую при желании можно даже записать в виде схемы:

CxHyOz (органические вещества дерева) + О₂ -> СО₂ + Н₂О

Несколько позже уже настоящие хомо сапиенсы начали осуществлять довольно сложные реакции восстановления руд различных металлов. Появилась младшая дочь химии – металлургия. Например,

2CuO + C = 2Cu + CO₂ (восстановление руды – оксида меди – углеродом)

Восстановление железа из его руды требует гораздо больших температур, которые были достигнуты путем вдувания в горн воздуха кузнечными мехами. Такой способ получения железа был открыт во втором тысячелетии до н. э., по-видимому, хеттами. В гробнице Тутанхамона XIV века до н. э. был обнаружен кинжал с железным лезвием, явно принесенный в дар юному фараону хеттскими послами. Окончательно железный век установился к 1000 году до н. э. Интересно, что железные изделия античных времен демонстрируют высокую устойчивость к коррозии, и лишь в Новейшее время было выяснено, что коррозии способствует сера, содержащаяся в каменном угле для выплавки железа из руды. А в древности использовали древесный уголь, в котором серы практически нет.

Fe₃O₄ + 2C = 3Fe + 2CO₂ (получение железа из руды)

Процессы получения некоторых металлов были известны уже древнеегипетским жрецам, они же составили рецепты бальзамов для мумифицирования своих фараонов, высших чиновников, кошек и прочей живности, и они же, скорее всего, изобрели дистилляцию и соответственно крепкие алкогольные напитки – а не только пиво и слабое винцо, как обычно принято считать. В III веке в египетской Александрии уже сформировались основные положения предшественницы научной химии – алхимии. Числу семи известных тогда планет удачно соответствовали семь известных металлов, тут же было придумано и сопоставление. Серебру соответствовала Луна, золоту – Солнце, ртути – Меркурий, меди – Венера, железу – ясное дело, Марс, олову – Юпитер, свинцу – Сатурн. Причем вначале изучение этих металлов и их соединений даже не следовало бы относить к алхимии, лишь через некоторое время целью исследований стал поиск философского камня и возможности трансмутации, то есть превращения свинца в серебро, а ртути в золото. Уникальная способность ртути образовывать твердые сплавы с золотом и серебром навела химиков прошлого на мысль, что этот металл является первоосновой, первичным металлом.

Со временем утвердились основные положения алхимии, а именно:

Существует material prima – первичная материя, заполняющая все и вся, но загрязненная различными примесями. Удалив эти примеси, можно получить философский камень, превращающий, как уже было сказано, неблагородные металлы в благородные. К сожалению, о бессмысленности этого действия вследствие неминуемой катастрофической инфляции алхимики не подозревали. Кроме того, алхимики свято верили, что философский камень исцеляет все болезни и дарит бессмертие. Заметим, они уже тогда догадались, что желать надо не вечной жизни, а вечной молодости.

Алхимики признавали четыре первопричины Аристотеля: тепло, сухость, холод, влажность. Эти первопричины образуются при сочетании четырех стихий: огонь + воздух = тепло, огонь + земля = = сухость, вода + земля = холод, воздух + вода = влажность. При переводе на русский язык названия знаменитого фильма Люка Бессона “Пятый элемент” переводчики не поняли, что в данном случае под словом element имеются в виду именно стихия и фильм про пятую стихию, то есть любовь, должен называться “Пятая стихия”.

Алхимики, поразившись одинаковому количеству планет Солнечной системы и металлов, уверовали в мистическое влияние небесных тел на все процессы, протекающие на Земле, в том числе на зарождение металлов. О том, что Солнце вовсе не планета, вращающаяся вокруг Земли, а независимая звезда, они, разумеется, не знали. До Коперника было еще очень далеко.

Совпадение количества планет и металлов привело их к убеждению, что металлов и не может быть больше семи. Это отражено в занятном стихотворении народовольца Николая Морозова. Просидевший 25 лет в Петропавловской и Шлиссельбургской крепостях революционер не только призывал к оживлению мертвых и критиковал хронологию истории, став предшественником группы математика Фоменко, но и увлекался химией. Но все-таки революционер не сошел с ума, и этот стишок, надо надеяться, отражает не его точку зрения, а алхимиков:

Семь металлов создал свет,

По числу семи планет:

Дал нам Космос на добро,

Медь, железо, серебро,

Злато, олово, свинец…

Сын мой! Сера их отец!

И спеши, мой сын, узнать:

Всем им ртуть родная мать!

Ну и, наконец, алхимики не сомневались в возможности превращений, трансмутаций, причем считали, что в золото можно превратить не только свинец и ртуть, но и все остальные металлы, прибавив к ним “качество” серебра или золота.

К VIII веку центр алхимии переместился на арабский Восток. Джабир ибн Хайян, называемый в Европе попросту Гебером, придумал ртутно-серную теорию происхождения металлов, впрочем, не сильно отличающуюся от классической. Через пару веков другой алхимик добавил к ртути и сере еще и “твердость”, или философскую соль. Однако практичные арабы не слишком увлекались философией и значительно больше времени посвящали экспериментам. В результате именно им принадлежит честь изобретения большинства видов алхимической, да и просто химической, посуды – реторт, перегонных кубов, разного вида колб, водяных и песчаных бань. После завоевания Месопотамии и Багдада турками многие алхимики бежали в Европу, где передали свои знания европейским ученым. Самым заметным из них был Альберт Великий (XIII век), автор знаменитых “Правил”. В этом объемистом труде впервые описаны все операции, которые использовали алхимики. К ним относятся перегонка, возгонка (сейчас называемая сублимацией), осаждение или преципитация, фильтрование, кристаллизация и кальцинация, или попросту обжиг. Эти операции химики применяют и сейчас, несмотря на появление большого числа чисто физических методов исследования и анализа типа спектроскопии или ядерного магнитного резонанса.

Золотая наша железка

Как и в любом другом виде деятельности человека, в алхимии было много жуликов. Примерно в XVI веке “имя им стало легион”. Занимались эти махинаторы тем, что составляло смысл деятельности классического алхимика, а именно получали золото из неблагородных веществ. В принципе такая трансмутация возможна. Например, из ртути действительно можно получить золото, бомбардируя этот “первичный металл” потоком быстрых нейтронов, что и было сделано американцами в 1940 году. Правда, стоимость такого золота будет раз в сто больше котировок этого металла на Лондонской бирже. Но это не так и важно, поскольку ядерные реакции алхимикам по понятным причинам были неизвестны и недоступны. Соответственно алхимическим махинаторам приходилось изготавливать золото для своих коронованных покровителей из… золота. Точнее, из его соединений.

Простейшим вариантом обмана каких-нибудь Карла или Августа под соответствующими номерами было разложение амальгамы золота – твердого сплава золота со ртутью, по внешнему виду на золото совсем непохожего. А при большом содержании ртути амальгама к тому же может оставаться жидкой, тут уж совсем не уличишь ученого негодяя в обмане. При нагревании амальгамы, хоть твердой, хоть жидкой, ртуть отгоняется и в тигле появляется золото, столь необходимое коронованным особам для выдачи зарплаты своим ландскнехтам и для ублажения очередной любовницы. В различных музеях Европы хранится несколько десятков монет, отчеканенных из такого алхимического золота. Однако в большинстве случаев алхимических фальшивомонетчиков разоблачали и, как правило, казнили. Причем в Германии был даже изобретен особый ритуал казни алхимиков – их вешали на позолоченной виселице, одев в парчовый кафтан.

В XVI веке, во времена Реформации и ослабления католицизма, акции алхимиков сильно пошатнулись. В этой древней науке произошли существенные изменения. Кстати, алхимию не стоит считать какой-то чепухой и набором заблуждений вроде астрологии. Алхимия – настоящая наука, со своими методами исследований, специфическим языком, часто воспроизводимыми результатами и набором пусть невнятных, но теорий. Алхимия нисколько не противоречит химии, а лишь является ее предшественницей. Так вот, реформировал алхимию великий Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (1493–1541), публиковавший свои работы под псевдонимом Парацельс. Греческая приставка пара- означает “возле”, “около” или “отклонение”. Парапсихология – это отклонение от подлинной психологии, это лженаука. Парамагнетики отклоняются в сторону магнитного поля. Но Теофраст Бомбаст при выборе псевдонима использовал первое значение приставки, и поэтому Парацельс означает “около Цельса”, в смысле равный Цельсу. Сам же Авл Корнелий Цельс – это знаменитый древнеримский ученый и врач, составивший энциклопедию знаний начала нашей эры, в частности по терапии, хирургии, гигиене и патологии. Ясно, что Теофраст Бомбаст относился к себе без излишней скромности, что подтверждается текстами его хвастливых сочинений.

Однако именно Парацельсу алхимия обязана поворотом к более материалистическому пониманию веществ и природы и появлением иатрохимии[1]. Парацельс считал, что нужно уже бросить искать философский камень – пора заняться составлением лекарственных препаратов. Парацельс, подтверждая необходимость введения Соли как третьего “принципа” в дополнение к Ртути и Сере, полагал, что любая болезнь есть нарушение равновесия этих “принципов” в организме человека. Для восстановления же равновесия в качестве лекарств он предложил использовать разнообразные вещества неорганического происхождения – соединения мышьяка, свинца, ртути вместе с традиционными растительными препаратами. Соединения этих металлов, как известно, ядовиты в больших концентрациях, но безвредны и даже полезны в малых, поэтому Парацельса можно считать первым гомеопатом, а его иатрохимию – предшественницей этого направления в медицине, пусть и необъяснимого с позиций современной науки, а может, и просто неверного. Но о гомеопатии немного позже.

Чтобы закончить с иатрохимией, а вместе с ней и с классической алхимией, упомянем самого выдающегося представителя иатрохимии Ван Гельмонта (1578–1644). Он первым ввел понятие об истинных простых частях сложных тел, отвергая аристотелевские стихии и алхимические принципы, хотя и не сумел выделить из сложных тел эти самые простые части. Простыми же он считал те вещества, которые можно получить при разложении сложных тел, и поэтому посчитал простым веществом воду, всегда появляющуюся при распаде растений и животных. Ван Гельмонта можно также считать автором количественного анализа, поскольку он первым не просто растворил серебро в “крепкой водке” – азотной кислоте, но и выделил его обратно путем разложения нитрата серебра, причем в строго том же количестве. На алхимическом языке приведенная ниже реакция описывается так: “Крепкая водка пожирает Луну и выделяет лисий хвост, жидкость на песчаной бане сгусти, и получишь адский камень”.

Ag + 2HNO₃ = AgNO₃ + NO₂ + H₂O

“Луна” – это, как уже было сказано, серебро, а “лисий хвост” – оксид азота NO2 рыжего цвета, “адский камень” – это нитрат серебра AgN03, или ляпис, которым прижигают порезы. При этом выделяется бактерицидное серебро в виде мельчайших частиц черного цвета. Серебро восстанавливает из ляписа любая органика, в том числе верхний слой кожи, но Ван Гельмонт получал серебро, “прокаливая адский камень в печи с появлением Луны”.

Однако Ван Гельмонт все-таки был алхимиком, а потому иногда проводил совершенно абсурдные опыты и выдвигал абсолютно фантастические теории. Именно ему принадлежит знаменитый способ изготовления живых организмов, а именно домашних мышей. Напомним, что способ несложен: нужно в корзину для грязного белья насыпать влажного зерна пшеницы и ждать 21 день. Мыши обязательно появятся. Кстати, если производить этот опыт не в городской квартире на пятом этаже, а, скажем, в деревне или на даче, то мыши действительно появятся!

Незадолго до смерти Ван Гельмонта в 1661 году англичанин Роберт Бойль опубликовал книгу “Скептический химик”, в которой назвал эксперимент главным способом изучения природы и предложил методику поиска истинно простых элементов, число которых считал много большим четырех, намекая на стихии Аристотеля. Этот год можно считать концом алхимии и рождением химии, хотя алхимики продолжали заниматься своими поисками философского камня еще длительное время. Более того, как это ни странно, алхимия дожила и до нашего времени! Современная физика атомного ядра фигурирует понятиями кварков, из которых состоят все элементарные частицы – то есть уже не считающиеся элементарными. Этих кварков насчитывается три “поколения”, и современные алхимики спрашивают, а не являются ли эти поколения Ртутью, Серой и Солью? Впрочем, все это не более чем “размышлизмы” – экспериментальной алхимии, разумеется, не существует. Единственно достойное внимания определение современной алхимии звучит следующим образом: “Обычный художник нарисует очень похожий портрет итальянской тетки, а если бы этим занялся алхимик, то вышла бы Джоконда”.

Гомеопатическое ничто

Очень тесно связана с алхимией, в частности с учением об иатрохимии, старинная медицинская практика гомеопатии, имеющая под собой некоторые теоретические обоснования. В 2010 году исполнилось ровно двести лет, как немецкий врач Самуэль Ганеман (1755–1843) выпустил книгу “Органон рационального врачевания”, в которой описал придуманное им новое направление в медицине – гомеопатию. Основной принцип гомеопатии – лечение подобного подобным – предложил еще знаменитый античный врач и ученый Гален. Тех же убеждений придерживался и средневековый корифей алхимии и лекарственного врачевания Парацельс, однако современную гомеопатию связывают прежде всего с именем Ганемана.

Этот сын художника, расписывавшего мейсенский фарфор, попробовал сначала лечить лихорадку (малярию) корой хинного дерева, которая и сама по себе вызывает появление симптомов лихорадки у здорового человека. Исходно он применял довольно большие дозы хины, и больной действительно выздоровел, однако аналогичное использование рвотного камня для лечения неукротимой рвоты и кое-какие другие подобные процедуры привели к обратному эффекту. Но Ганеман свято поверил в основной принцип – лечить подобное подобным – и не прекратил эксперименты, а начал просто уменьшать дозу лекарства, разбавляя его поначалу в сто, а потом и в тысячи, и в миллионы (!) раз.

Таким образом, в гомеопатии лечат болезнь лекарством, которое в больших количествах вызывает у здорового те же симптомы, что проявляются у больного. Например, у наевшегося по неосторожности травки белладонны повышается температура, появляется жар и покраснение. Значит, если у вас повышенная температура, жар и покраснение кожи – например, из-за простуды, – гомеопат назначит вам препарат белладонны в отчаянно большом, совершенно неядовитом разбавлении.

Этот препарат делается так. Берем 1 кубик (миллилитр) крепкого, концентрированного экстракта белладонны в спирте, добавляем 99 кубиков дистиллированной воды и довольно интенсивно встряхиваем раствор. Гомеопаты называют это “потенцированием” и считают важнейшей операцией при изготовлении лекарства. Из полученного раствора отбираем 1 кубик, снова к нему добавляем 99 кубиков дистиллированной воды, встряхиваем и так далее.

После первого разбавления (“разведения” на языке гомеопатов) мы уменьшили концентрацию белладонны в 100 раз, после второго – в 10 тысяч раз. Гомеопаты используют разведения под номерами 5–6, хотя не стесняются использовать и тридцатые, и сотенные разведения. При этом разведение № 6 означает, что исходный экстракт был разбавлен в триллион (!) раз. Тридцатое разведение означает, что экстракт разбавлен в 10⁶⁰ раз!

Именно разведение исходного лекарства в немыслимое количество раз вызывает неприятие гомеопатии врачами-аллопатами (от греческого “аллос” – “другой”), да и самыми обычными гражданами, сохранившими кое-какие воспоминания о школьном курсе химии. В этом курсе упоминается о числе Авогадро, показывающем, например, сколько молекул воды находится в небольшой рюмке с водой. Это число немного меньше 10²⁴, и для той же белладонны такое количество молекул (причем разных молекул, поскольку белладонна – это смесь веществ) будет содержаться как раз в стакане на 100 кубиков. Значит, если мы произведем двенадцатое разведение белладонны – это разбавление в 10²⁴ раз, – то в нашем стакане останется ровно 1 (одна) молекула какого-то вещества из белладонны. При дальнейших разведениях в стакане, разумеется, ни одной молекулы лекарства больше нет. Сотое разведение (в 10²⁰⁰ раз) – просто издевательство над здравым смыслом.

Так говорят аллопаты и не собираются дальше дискутировать на тему гомеопатии. А все успехи гомеопатии объясняют эффектом плацебо (от латинского placeo – быть довольным). Известно, что если вместо настоящего лекарства седовласый профессор в роговых очках и белоснежном халате подсовывает больному щепотку толченого мела, то в 30 % случаев больные выздоравливают. На самом деле они просто и не были больны, хоть и не симулировали. Такие болезни называют психосоматическими, то есть вызываемыми у себя самим больным. Наиболее яркий пример: средневековые фанатики ухитрялись усилием воли вызывать у себя появления стигматов – ран на руках и ногах, совпадающих с ранами на конечностях Иисуса Христа, распятого на кресте. Они не расцарапывали мышцы, нет, раны вызывались именно усилием воли!

Нельзя сказать, что гомеопаты ничего не понимают и не слышат аргументов аллопатов. И, понимая, что против числа Авогадро действительно не попрешь, они пытаются зайти с другого конца. Так, еще в XIX веке использовалось понятие “жизненная сила”, родственное витализму: при разведении и встряхивании гомеопат передает раствору некую мистическую энергию, действующую как исходное лекарство. Сейчас гомеопаты об этой теории не говорят, даже стесняются ее.

Самое современное объяснение – пресловутые “биоэнергоинформационные” свойства воды. В случае гомеопатии адепты теории говорят, что вода окружает молекулы препарата, “запоминает” его свойства и форму молекул, а после удаления этих молекул сама образовавшаяся дырка лечит, как исходный препарат. Давным-давно доказано, что ничего похожего не происходит, молекулы воды постоянно движутся, за мельчайшие доли секунды переходя с места на место. Пожалуй, самым приемлемым объяснением необъяснимого действия гомеопрепаратов является честное утверждение: да, мы пока не знаем, как работают эти калькарии, сульсии и арники. Однако двухвековой опыт гомеопатического лечения больных, в том числе и тех, с хворями которых не справились аллопаты, убеждает в эффективности метода. И с этим трудно не согласиться – все-таки уже (почти) точно известно, что эффект от лечения гомеопрепаратами выше, чем 30 % как при приеме плацебо. Выше, действительно выше. Есть и еще один очень забавный аргумент в пользу гомеопатии: при лечении гомеопрепаратами начисто отсутствуют побочные вредные эффекты. И действительно, как может быть вредной практически чистая вода?

Недавно появилась не подтвержденная пока экспериментально, вполне материалистическая теория, которая хоть как-то объясняет возможный лечебный эффект гомеопатических средств. Ее суть в том, что при многократном разбавлении и встряхивании в воде появляется растворенный диоксид кремния SiO₂ и какие-то другие вещества из самого стекла пробирки. Причем становится ясно, почему нельзя для разведения в миллион раз просто капнуть одну каплю лекарства в бочку с водой, а требуется разбавлять постепенно – для увеличения времени контакта жидкости со стенками пробирки. И встряхивание требуется именно для этого. Расчеты показывают, что в стакане раствора лекарства, не содержащего ни единой молекулы действующего вещества, может содержаться до 2 миллиграммов диоксида кремния. Это раствор с концентрацией вещества, описываемой модным сейчас словечком “нано”. А лечебный эффект препаратов кремния – причем аллопатических препаратов! – при некоторых заболеваниях давно известен. Не исключено, что нанотехнологи когда-нибудь подтвердят эту теорию.

Кстати, одним из самых серьезных критиков гомеопатии был Дмитрий Иванович Менделеев, создатель великой Таблицы химических элементов, которая во многом определила развитие не только химии, но и всего естествознания нашего времени.

Глава 2 Вселенная Менделеева

В 1834 году в семье директора Тобольской гимназии родился семнадцатый ребенок, которого назвали Дмитрием. Не удивляйтесь, если увидите разночтения. Во многих биографиях Менделеева указывается, что он был четырнадцатым ребенком, но это как считать. Трое детей умерли сразу после родов Марии Дмитриевны Менделеевой, владелицы небольшой стекольной фабрики. Будущий великий ученый сначала было пошел по стопам отца: после окончания Петербургского педагогического университета работал учителем в Крыму и в Одессе, а потом преподавал химию в Петербургском университете. Но преподавание – это мелочь в его биографии. А как мы знаем, русскому человеку несвойственно размениваться на мелочи. И Менделеев совершил великое открытие – придумал свою Периодическую таблицу.

Об этом не принято говорить, но совершенно ясно, что построить ее на основании имевшихся данных тогда было просто невозможно, открытие Менделеева – гениальная догадка, пусть и пришедшая ему в голову после многолетних раздумий.

Вот перед нами нарисованная самим автором открытия рукописная табличка. К тому времени было известно всего чуть более 60 элементов с их атомными весами (сейчас элементов уже почти вдвое больше). Идея расположить элементы по порядку возрастания их атомных весов совершенно естественна и банальна. Несколько сложнее было заметить периодические закономерности в этом ряду, но и здесь немало было сделано и до Менделеева. Уже существовало “правило октетов” (химические свойства каждого восьмого элемента очень близки), “правило триад” (в каждой тройке близких по свойствам элементов средний элемент обладает и средним атомным весом). Однако никому из исследователей не удавалось, пусть даже с использованием этих закономерностей, построить систему для всех известных элементов. Объяснялось это тем, что и свойства многих элементов были неизвестны или определены неверно, да и атомные веса ряда элементов были измерены неправильно.

Несмотря на свое еще юношеское преклонение перед Ньютоном, автор Периодической системы был великим химиком, а не физиком. Поэтому за основу своей системы он взял химические свойства элементов, решив расположить химически похожие элементы друг под другом, но соблюдая принцип возрастания атомных весов. Ничего не выходит! Бериллий нарушал всю картину уже в первой строчке будущей таблицы – углерод оказался аналогом алюминия, а немного дальше таким аналогом оказывается и титан. И то и другое с точки зрения химических свойств элементов является совершеннейшим нонсенсом. Углерод – типичный неметалл, а что может быть “металличнее” алюминия или титана? Вот тут бы и прекратить поиски периодичности – и ряд крупнейших ученых того времени так и поступили.

Говорят, что Периодическая таблица приснилась Менделееву во сне. Может быть, и так. Хотя вряд ли, сам Менделеев опровергал эту типично журналистскую легенду. Но в любом случае способ преодоления получившейся несуразности вряд ли лежит в области логики, может быть, здесь не обошлось без интуиции. Менделеев просто взял и изменил атомный вес бериллия, а между кальцием и титаном поставил пустую карточку, предсказав таким образом элемент скандий.

Самое поразительное, что поступил он так не с двумя элементами, а чуть ли не с третьей частью всех тогда известных! Например, он присвоил урану атомный вес 240 вместо принятого 120 (увеличил аж в два раза!), переставил местами кобальт и никель, теллур и йод. Опубликовав в 1869 году первый вариант своей Таблицы, он предсказал сразу три элемента, изменил атомные веса у десятка элементов и при этом открыл, что “свойства элементов стоят в периодической зависимости от их атомного веса”. Да ничего подобного! От тех атомных весов ничего не зависело. Великий химик лукавил – он-то наверняка уже догадался, что “свойства элементов стоят в периодической зависимости от”… того номера в его таблице, которое он им присвоит! Менделеев фактически приказал элементам построиться в придуманный им ряд, и Природа послушно смирилась.

Как такое может быть, неизвестно. А как поэт Андрей Белый за 34 года до Хиросимы написал строки?

Мир рвался в опытах Кюри

Атомной лопнувшею бомбой…

История науки знает не так много предсказаний уровня Периодического закона и Таблицы. Великий акт творения Менделеева стал подлинно научной теорией только когда были открыты и скандий, занявший ту пустую карточку, и экаалюминий (галлий), и экасилиций (германий), и благородные газы, и среди них – аргон, прекрасно вставший в Таблице до калия, хотя его атомный вес больше. И Таблица не рухнула! А несколько позже английский физик Генри Мозли объяснил, что номер в Таблице равен заряду ядра атома и что на самом деле “свойства элементов стоят в периодической зависимости от заряда ядра, равного номеру в Таблице”. То есть точно по Менделееву.