Научные сказки периодической таблицы. Занимательная история химических элементов от мышьяка до цинка

скачать книгу бесплатно


Платина вошла в моду в первой половине ХХ столетия как металл для изготовления украшений среди тех, кто считал серебро слишком вульгарным. Платина – один из самых тяжелых блестящих металлов. Ее плотность в два раза превышает плотность серебра, однако цвет у нее более тусклый. Платина редко сверкает, но излучает то, что Джон Стейнбек назвал «жемчужным свечением». Платина – это ответ моды вечным элементам: золоту и серебру. От нее исходит ощущение собственной значимости и претензии на большее.

Во времена экономических проблем платина удовлетворяла потребность терявшего свою однородность высшего общества в металле более дорогом, чем золото, и, возможно, не столь бросающемся в глаза. Весьма странно, что на названную роль был избран металл, запасы которого превосходят запасы золота. Хотя оба металла довольно редко встречаются в земной коре, все-таки платины в десять раз больше, чем золота. И тем не менее… Со временем представление о платине как о самом ценном из металлов должно было распространиться и среди низших классов и занять в символической иерархии знаков роскоши место над золотом. Платина сразу же начала ассоциироваться с новым типом богатства, став символом состояния, нажитого не в течение столетий, как когда-то кучи золота, накапливаемые в тайниках, а приобретенного внезапно, мгновенно, в результате рискованной спекуляции – состояния, которое может быть так же внезапно, в одночасье утрачено. Во втором томе трилогии «Америка» «Большие деньги», опубликованной в 1936 г., Джон Дос Пассос изображает множество персонажей, пытающихся примирить идеалы с необходимостью найти свое место под солнцем в лихорадочные годы, предшествовавшие Великой депрессии. «Призраки платиновых блондинок», подобно сиренам, блуждают по страницам романа как символ страшного искушения «легкими» деньгами.

Фильм Фрэнка Капры 1931 г. «Платиновая блондинка» как раз и строился на формировавшейся в ту пору символике этого металла. Название фильма сделалось обиходной фразой. Платиновая блондинка в картине, богатая светская львица, соблазняет репортера, который расследует скандал, связанный с ее семейством, выходит за него замуж и в конце концов полностью подчиняет себе. Главную роль исполняла Джин Харлоу. Первоначально фильм должен был называться «Галлахер» по имени девушки, которая теряет, а затем вновь обретает любовь репортера. Но у продюсера фильма Говарда Хьюза был заключен личный контракт с Джин Харлоу, поэтому он настоял на изменении названия, чтобы придать большую значимость своей протеже. Его идея сработала, выдвинув на первый план Харлоу и породив моду на обесцвеченные волосы.

Хьюз даже назначил премию тому парикмахеру, который сможет в точности повторить оттенок волос актрисы. Вероятно, деньги так никому и не достались, ведь только те, кто непосредственно участвовал в съемках, знали настоящий цвет краски во всех его нюансах – фильм был черно-белый.

Европейские химики признали платину в качестве элемента в XVIII столетии. Тогда ее превозносили как «восьмой металл» наряду с семью, известными со времен античности: золотом, серебром, медью, оловом, свинцом, ртутью и железом. Однако первыми ее открыли аборигены Южной Америки 2000 лет назад. Там платина – уменьшительное от испанского слова plata, означающего серебро, – в природе встречается в виде гранул или самородков, в основном чистого металла, лишь иногда имеющего включения иных ценных металлов или железа. Как правило, ее находят в реках или во время промывания золотоносного песка. Среди потенциально ценного осадка после вымывания более легких минералов часто обнаруживаются гранулы серого цвета. Температура плавления платины значительно выше температуры плавления золота, бронзы и даже железа, и ее невозможно достичь с помощью горения древесного угля. Кузнецы из числа южноамериканских аборигенов не могли переплавить эти гранулы в то, из чего позднее можно было бы изготовить различные ювелирные украшения. И тем не менее в ходе археологических раскопок в Эквадоре были обнаружены именно такие артефакты доколумбовой эпохи, вследствие чего европейским металлургам пришлось признать, что кузнецы той поры обладали удивительным мастерством: они довели до совершенства метод спекания, при котором путем добавления в материал золотой пыли можно добиться слипания гранул в единую массу без их расплавления.

Одержимые жаждой золота, испанские конкистадоры поначалу не обращали никакого внимания на тусклую серую платину. Некоторые золотые прииски были даже заброшены из-за того, что присутствие платины делало их нерентабельными. Однако отношение к платине изменилось, когда внимание испанского короля Карла III в 1786 г. привлек труд молодого французского химика Пьера-Франсуа Шабано, пребывавшего в то время в Королевской семинарии в Вергаре, в стране басков. На момент приезда туда Шабано семинария представляла собой нечто вроде минералогической оранжереи и, по-видимому, обладала множеством экзотических образцов минералов. Братья Фаусто и Хуан Хосе Эльгуйяр, там преподававшие, уже выделили элемент вольфрам из вольфрамита – исключительно плотной руды, которую они достали в годы своей учебы в Германии. Братья поручили Шабано работу по выделению металлической платины из платинового сырья, привезенного ими из Южной Америки.

Спустя некоторое время Эльгуйяры были назначены руководителями новых приисков в испанских колониях, а Шабано перевели в Мадрид, где ему дали роскошную личную лабораторию, в которой он мог продолжать свои исследования платины. Министр королевского двора, маркиз Аранда, позаботился о том, чтобы все государственные источники металла – в то время по ценности уступавшего даже серебру – были предоставлены в распоряжение французского ученого. Платина в то время ценилась так невысоко в частности потому, что у испанцев отсутствовала технология получения ковкой формы платины. Вскоре Шабано показалось, что он сумел выделить чистый металл, удалив золото, железо и другие примеси, из-за присутствия которых платина не поддавалась обработке. Однако ученого удивило, что характеристики полученного металла не соответствовали известным стандартным характеристикам (а это было следствием того, что в металле оставались примеси на тот момент еще не известных элементов, более близких платине, таких как иридий и осмий). Шабано в отчаянии готов был забросить работу, и лишь маркиз убедил его продолжить исследования. Три месяца спустя Аранда обнаружил у себя дома на столе десятисантиметровый кубик металла. Попытавшись его поднять, он воскликнул: «Что за шутки, Шабано?! Вы его привязали!» Крошечный слиток весил 23 килограмма. Это была ковкая платина!

Поначалу образцы платины распространялись среди аристократов Европы, и никто толком не знал, что с ней делать. Вследствие сложностей с обработкой металла он оставался практически бесполезным. (Испанской короне пришлось усвоить неприятный урок: даже хорошо финансируемые научные исследования далеко не всегда быстро окупаются.) Известный мемуарист XVIII века Джакомо Казанова сообщает о визите к маркизе де Юрфе, которая занималась алхимией и собиралась превратить имевшуюся у нее платину в золото. Постепенно, однако, метод Шабано привел к повышению нового металла в цене. Платиновый потир, подаренный испанским королем Папе римскому, был первым ценным предметом, изготовленным из ковкой формы этого металла. Шабано, оказавшись в исключительном положении, занялся продажей платиновых слитков, тиглей и других вещей, необходимых специалистам. Одновременно испанское правительство увеличило ввоз платины из своей южноамериканской колонии Новая Гранада. В августе 1789 г. одним судном было доставлено 3000 фунтов платины. И хотя металл был полностью монополизирован короной, его дешевизна привлекала контрабандистов и фальшивомонетчиков, которые благодаря тому, что плотность платины близка к плотности золота, могли, позолотив, выдать ее за чистое золото. Короткая «эра платины» в Испании резко оборвалась с началом наполеоновского вторжения в страну в 1808 г. и подъемом революционного движения за независимость в Новой Гранаде под руководством Симона Боливара. Специфическое сочетание в платине высокой плотности с устойчивостью к коррозии сделало ее идеальным материалом для изготовления эталона килограмма и метра во Французской республике, однако более смелые планы превратить ее в материал для изготовления дорогих украшений, для чего требовались умения искусных ювелиров, были вскоре забыты.

В XIX веке цена на платину вновь упала, так как были обнаружены ее новые месторождения в России и Канаде и появились более экономичные способы ее очистки. На вкус русских аристократов, металл был недостаточно ярким, и при отсутствии какого-либо другого спроса на него Россия в 1828 г. начала выпуск трехрублевых платиновых монет, чтобы хоть как-то использовать имеющиеся ресурсы. Но даже и эту практику пришлось прекратить после того, как мировая цена на платину упала еще ниже.

Каким же образом платина, так быстро после своего прихода в Европу достигшая самого низкого уровня спроса, смогла затем опередить по ценности золото? Исходя из рыночных законов можно предположить, что, если не было недостатка в предложении, значит, возник избыточный спрос, который и вызвал упомянутую метаморфозу. Несомненным фактором резкого увеличения спроса на платину стало расширение ее применения в технике – в электрическом оборудовании и во многих химических процессах в промышленности, где данный металл выступает в качестве катализатора. Но гораздо интереснее другой фактор увеличения цены на платину – фактор социального статуса.

В 1898 г. Луи Картье унаследовал бизнес отца, парижского ювелира, и прославил свое имя, сделав популярными наручные часы, которые вскоре вытеснили часы карманные. Картье на протяжении нескольких лет экспериментировал с платиной и наконец принял решение использовать ее где только возможно, заменив ею серебро и даже золото. «Бесцветные драгоценности», такие как брильянты, очень популярное дополнение к вечерним нарядам, в идеале требовали столь же бесцветных оправ. Золото смотрелось вульгарно, а серебро имело тенденцию темнеть. Кроме того, оба металла были слишком мягкими. Твердая платина могла гарантировать, что оправы Картье, особенно для наиболее крупных камней, будут практически незаметны и при этом весьма надежны. Слегка сероватый блеск металла значительно выигрывал по сравнению с золотом и серебром в том смысле, что внимание привлекали именно камни, а не оправа. Нововведение Картье породило моду на платину, которая продлилась до начала Второй мировой войны, когда на продажу платины были введены ограничения из-за потребности на нее в качестве катализатора для важных химических реакций, таких, например, как те, что используются при получении взрывчатки. К тому времени платина поднялась еще на одну ступеньку по лестнице славы, став оправой для знаменитого алмаза «Кохинор» в короне, изготовленной специально для королевы Елизаветы, супруги короля Георга VI, для коронации 1937 г., из одной лишь платины. (Уоллис Симпсон должна была умереть от зависти, узнав, какая безделушка досталась ее невестке!)

Примерно в то же время, когда Картье менял правила в мире ценных металлов, возрождение Олимпийских игр породило идею о том, чтобы степени спортивных достижений отмечались в соответствии с привычной шкалой ценности металлов. На олимпиадах в Древней Греции лучших атлетов награждали обычными лавровыми венками. На первых современных Олимпийских играх, проводившихся в Афинах в 1896 г., победитель в каждом виде соревнований получал серебряную медаль, занявший второе место – бронзовую. И только на играх 1904 г. в Сент-Луисе Международный Олимпийский Комитет принял решение, что за первые три места должны присуждаться золотая, серебряная и бронзовая медали. Распределение мест на двух предыдущих играх было скорректировано в соответствии с новой системой медалей.

Названная система медалей сохраняется до сих пор. Иерархия: золото, серебро, бронза – стала общепринятым способом отмечать успехи в спорте и искусстве. Звукозаписывающие компании вручают золотой диск в качестве награды музыкантам – и самим себе – в случае продажи миллионного экземпляра песни. Перри Комо был первым музыкантом с мировой славой, получившим золото. Но, когда продажи дисков выросли и золотые диски стали обычным делом, руководители музыкальной индустрии, вместо того чтобы пойти по самому логичному пути и попросту поднять порог для золотого диска, в 1976 г. ввели платиновый диск за еще более высокие достижения. В соответствии с нынешними правилами альбом получает золото, если продается в количестве 500 000 экземпляров, и платину, если расходится в миллионе копий. Примеру музыкальной индустрии вскоре последовал «Американ Экспресс», вслед за золотой выпустивший в 1984 г. платиновую кредитную карту.

Ничто из упомянутого уже не было следствием внешнего вида или каких-то других свойств платины. Не было это вызвано и какой-то исключительной ее редкостью, каковая, как мы видели, ничуть не больше, чем редкость золота. Для большинства из нас, за исключением Уоллис Симпсон, статус платины – результат сложного варианта снобизма. Мы воспринимаем ее как нечто более ценное, чем золото, по совершенно противоположной причине: нам просто уже достаточно давно известно, что платиновый диск музыкальная

группа получает в том случае, если золотой уже у нее есть, и что платиновую кредитную карту получить гораздо сложнее, чем золотую. В эпоху, когда растворимый кофе, дешевый шоколад и туалетная бумага получают бренд «золотой», необходимо отыскать некий символ, обладающий бо?льшим престижем. На сегодняшний день, по крайней мере, таким символом стала платина.

Благородные металлы, неблагородно рекламируемые

В апреле 1803 г. в одном антикварном магазине в Сохо в продаже появилось небольшое количество блестящего металла. В рекламном листке, анонимно распространявшемся среди лондонских ученых, провозглашалось, что это «палладиум, или новое серебро» и что они видят перед собой «новый благородный металл». Далее подробно описывались характеристики металла: к примеру, «сильнейший жар кузнечного горна вряд ли способен его расплавить» и тем не менее, «если вы поднесете к нему в раскаленном состоянии небольшой кусочек серы, он потечет так же свободно, как цинк».

Сообщение мгновенно вызвало фурор. Кто его распространяет? Правда ли то, что в нем говорится? И если правда, то почему оно не было сделано в цивилизованной открытой манере, которая к тому времени уже стала нормой в научном сообществе?

Заподозрив обман, талантливый ирландский химик-аналитик Ричард Чевеникс посетил магазин и купил все остатки рекламируемого материала (три четверти унции), после чего занялся его анализом, с тем чтобы выявить подделку. Однако к своему крайнему удивлению обнаружил, что приобретенное им вещество действительно обладало всеми теми новыми характеристиками, которые содержались в описании. Тем не менее в докладе Королевскому научному обществу он выразил мнение, что это не новый металл, «как постыдным образом утверждалось», а, скорее всего, амальгама платины и ртути. Другие ученые не смогли подтвердить результат Чевеникса, но сходу отвергали единственно возможную альтернативу – что объявление о крупном научном открытии может быть сделано в форме анонимного рекламного листка.

В конце концов выяснилось, что именно так и обстояло дело: рекламируемый металл науке не известен. Скандал был несколько смягчен тем, что автором пресловутого листка и самого открытия был к тому времени уже довольно известный химик Уильям Хайд Волластон, который давно работал над проектом, имевшим отношение к платине. Почему же он в данном случае повел себя столь необычным образом?

На протяжении 50 лет европейские правительства взирали на платину, ввозимую из Южной Америки, со смешанным чувством вожделения и отчаяния. Они прекрасно понимали, что, теоретически, ее можно превратить в блестящий драгоценный металл и, возможно, мечтали, что это приведет к экономическому взлету, как произошло с золотом и серебром, доставляемым из Нового Света. В Испании Шабано держал свой метод в строжайшей тайне, а результаты его открытия оказались поистине жалкими – он нашел сбыт всего для нескольких украшений, изготовленных из платины. Волластон и еще один химик по имени Смитсон Теннант независимо друг от друга занялись той же проблемой, потом решили объединить усилия с целью создания ковкой платины типа той, которую сумел получить Пьер-Франсуа Шабано, только в значительно больших масштабах, и попытаться найти для нее новые виды применения в науке и промышленности.

Волластон и Теннант – оба происходили из семей священников, оба изучали медицину в Кембридже, а затем обратились к естественной философии. Однако на этом сходство между ними заканчивается. Теннант в детстве потерял обоих родителей и был в основном самоучкой. Волластон, выросший в семье из 14 детей, шел к академическим успехам, в общем, проторенным путем. Теннант, пятью годами старше своего коллеги, отличался добродушным и веселым характером, правда, бывал не слишком аккуратен в работе и частенько проявлял нерешительность относительно своих научных проектов, зато самым скрупулезным образом следовал принципам экспериментального метода и требованиям научной гласности. Волластон, со своей стороны, был аккуратен и дисциплинирован до одержимости. Говорили, что он способен алмазом написать на стекле такой мелкий текст, что его можно прочесть только с помощью микроскопа. При этом Волластон отличался скрытностью и эксцентричностью, что делало общение с ним довольно затруднительным. Плодом сотрудничества этих двух ученых со временем стало значительное состояние, полученное от платинового производства, и прочное место в анналах науки, так как каждый из них добавил два новых химических элемента к известным в тот период 35. Но в том, каким образом они объявили о своих открытиях миру, отражались принципиальные отличия в их характерах.

В канун Рождества 1800 г. ученые приобрели около 6000 унций речной платины у одного пользовавшегося не очень хорошей репутацией поставщика, который сам, по-видимому, получил ее контрабандным путем через Британскую Вест-Индию из Новой Гранады. На покупку они потратили 795 фунтов – довольно приличную сумму. Впрочем, объем купленной платины был велик, и стоила она в то время еще намного дешевле золота. Если бы им удалось превратить эту кучу серых крошек в сверкающий металл, они бы, несомненно, разбогатели.

Волластон, душа описываемого коммерческого проекта, растворял фунт приобретенной ими породы в царской водке, затем добавлял аммиачные соли; возникала реакция, в результате которой выпадал осадок. Из него, в свою очередь, нагреванием можно было получить ценный металл. Однако слитки оказались хрупкими и непригодными для дальнейшей работы.

Теннант тем временем исследовал небольшое количество осадка черного цвета, который всегда оставался после растворения самородной платины в царской водке, и вскоре убедился, что это не графит, как считалось ранее, а некий металл. Выделив названный черный порошок и тщательно обработав его различными сильными реагентами, он получил новые осадки разных цветов и маслянистую жидкость с резким запахом. Выяснилось, что он имеет дело с соединением двух новых металлов, которые Теннант назвал иридием (от греческого слова, означавшего радугу, из-за разнообразия цветов его солей) и осмием (от греческого «запах»). По пятам Теннанта в своих исследованиях шли французские ученые, но он принял необходимые меры по сохранению собственного научного приоритета, поделившись с сэром Джозефом Бэнксом, президентом Королевского научного общества, подозрением, что осадок не графит, а неизвестный металл. Благодаря этому он был по праву признан первооткрывателем обоих элементов.