Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева

Кин Сэм

С самого начала XIX века ряд блестящих химиков посвятили свою научную карьеру алюминию, и сейчас уже сложно судить, оправдан ли был такой выбор. Датский и немецкий химики почти одновременно выделили этот металл из глинозема около 1825 года [123] . Чистый алюминий красиво блестит, поэтому минералоги поначалу сочли его драгоценным металлом, подобным серебру или платине, и оценили в сотни долларов за унцию.

Двадцать лет спустя один француз нашел способ промышленной добычи алюминия и впервые вывел этот металл на рынок. За хорошие деньги. На тот момент алюминий все еще ценился дороже золота. Это объясняется тем, что алюминий, хотя и является самым распространенным металлом в земной коре – около восьми процентов по весу, запасы алюминия в сотни миллионов раз превышают запасы золота, но он никогда не встречается в чистом виде и не образует жил. Он всегда находится в соединениях с другими элементами, чаще всего с кислородом. Образцы чистого алюминия – настоящее чудо. Французы однажды выставили напоказ алюминий в слитках, сложив их, как золото в Форт-Ноксе [124] , рядом с императорскими регалиями. Император Франции Наполеон III дорожил набором алюминиевых столовых приборов, которые предлагал самым почтенным гостям на банкетах.

Менее привилегированные гости довольствовались золотыми ножами и вилками. Американские инженеры, работавшие на госслужбе, в 1884 году попытались подчеркнуть промышленные успехи государства. Для этого пирамида Монумента Вашингтона была увенчана трехкилограммовой пирамидой из алюминия. Историки свидетельствуют, что всего унция алюминиевых опилок, оставшихся после установки пирамиды, покрыла бы дневное жалованье каждого из воздвигавших ее рабочих.

123

Датчанин Ганс Христиан Эрстед получил алюминий из глинозема в 1825 году, а немец Фридрих Вёлер – в 1827-м, воспользовавшись уже другой химической реакцией. – Прим. пер.

124

Форт-Нокс – военная база, где хранится золотой запас США. – Прим. пер.

Одетые с иголочки инженеры чистят алюминиевую верхушку Монумента Вашингтона. В 1884 году правительство США решило увенчать обелиск алюминием, так как в те годы он считался самым дорогим (а значит, и самым шикарным) металлом в мире, гораздо ценнее золота. Фотография из архива Bettmann/Corbis

Алюминий около шестидесяти лет считался самым драгоценным металлом в мире, но эта эпоха бесславно завершилась по вине одного американского химика. Свойства металла – легкий, крепкий, красивый – привлекали промышленников, а благодаря повсеместному распространению в земной коре алюминий оказался способен однажды произвести революцию в металлургической промышленности. Люди были буквально одержимы алюминием, но никто не мог предложить способ эффективного получения алюминия из его соединений с кислородом. В те времена в Оберлинском колледже в штате Огайо работал профессор химии Фрэнк Фаннинг Джуитт. Он охотно потчевал своих студентов историями об алюминиевом Эльдорадо, ожидающем человека, который научится добывать этот элемент. И как минимум один из этих молодых людей оказался достаточно наивен, чтобы воспринимать рассказы преподавателя всерьез.

На склоне лет профессор Джуитт хвастался бывшим коллегам по колледжу, что его «величайшим открытием было открытие человека» – Чарльза Холла. Обучаясь на старших курсах в Оберлине, Холл работал с Джуиттом над получением алюминия. Он терпел неудачу за неудачей, но после каждого такого провала учился на своих ошибках. Наконец в 1886 году Холл пропустил электрический ток от самодельных аккумуляторов (высоковольтных проводов тогда еще не существовало) через раствор соединений алюминия. Электрическая энергия захватывала и высвобождала чистый металл, оседавший в виде миниатюрных серебристых «самородков» на дне сосуда. Процесс был прост и дешев, запустить его в огромных промышленных чанах было не сложнее, чем в лаборатории. Это была самая вожделенная награда для химиков со времен философского камня, и Холл обрел ее. «Алюминиевому чудо-парню» было всего двадцать три года.

Тем не менее путь Холла к богатству оказался не так прост. Примерно в то же время французский химик Поль Эру предложил приблизительно такой же способ получения алюминия, как и Холл. В настоящее время Холл и Эру делят славу первооткрывателей, обрушивших алюминиевый рынок. В 1887 году еще один метод добычи алюминия открыл австрийский ученый, и Холл, подстегиваемый нарастающим соперничеством, быстро основал в Питтсбурге компанию «Алкоа» (Американская алюминиевая компания), вскоре ставшую одним из самых успешных предприятий в истории.

Производство алюминия в «Алкоа» росло экспоненциально. В первые месяцы работы в 1888 году в компании удавалось получать около 25 килограммов алюминия ежедневно; через двадцать лет для удовлетворения спроса приходилось поставлять по 45 тонн металла ежедневно. При таких темпах производства алюминий стремительно дешевел. За годы до рождения Холла достижение одного человека позволило снизить цену на алюминий с 550 до 18 долларов за фунт. Еще через пятьдесят лет, даже без поправки на инфляцию, компания Холла сбила цены до 25 центов за фунт. Такой стремительный рост производства был превзойден, пожалуй, лишь однажды за всю историю США – во время кремниевой полупроводниковой революции, которая произошла еще через восемьдесят лет [125] . Холл, подобно компьютерным магнатам наших дней, баснословно разбогател. К моменту своей смерти в 1914 году он владел акциями «Алкоа» на сумму около 30 миллионов долларов (около 650 миллионов долларов в пересчете на современные деньги) [126] . Благодаря Холлу, алюминий стал самым обыденным металлом, который все мы держали в руках. Из него делают банки для газировки, бейсбольные биты для мальчиков и корпуса самолетов. Кроме того, алюминиевая пирамида по-прежнему венчает Монумент Вашингтона, но сегодня это уже кажется некоторым анахронизмом. Думаю, только от вашего темперамента и вкусов зависит ваш ответ на вопрос, в каком качестве алюминий оказался лучше – как самый драгоценный или как самый полезный металл в мире.

125

Согласно закону Мура, количество вычислительных элементов на кристалле микросхемы удваивается раз в полтора года. Интересно отметить, что этот закон остается справедлив с конца 1960-х. Если бы этот закон действовал и в алюминиевой промышленности, через двадцать лет после основания компания «Алкоа» должна была бы производить 20 тонн металла ежедневно, а не 45. Итак, алюминий показал хорошие результаты, но не смог сравниться в успехе со своим соседом по периодической системе, кремнием.

126

Существуют разные данные относительно величины капитала Чарльза Холла к моменту его смерти. 30 миллионов долларов – это максимальная оценка. Возможно, путаница возникла из-за того, что споры о наследстве Холла продолжались в течение еще четырнадцати лет после его смерти. Треть его состояния отошла Оберлинскому колледжу.

В настоящее время этот металл почти во всем мире называется алюминием, но раньше существовал и иной вариант

названия – алюмин. Эта орфографическая разница возникла именно из-за стремительного роста популярности алюминия. Когда в начале XIX века химики полемизировали об элементе № 13, они использовали оба варианта названия, но в итоге остановились на том, которое оканчивается на – ий. Кстати, подобные разночтения возникали и с другими элементами: барием, стронцием, магнием, натрием. Когда Чарльз Холл подавал свои патенты о промышленном получении металла при помощи электрического тока, он использовал оба варианта названия. Но, рекламируя свой блестящий металл, Холл вполне свободно употреблял и слово «алюмин». Сегодня до сих пор идут споры о том, было ли это умышленным рекламным ходом или счастливой ошибкой, вкравшейся в название при печати листовок, но Холл счел, что слово «алюмин» звучит очень хорошо. Он окончательно отказался от длинного варианта названия, так как в английском языке слово «aluminum» немного напоминает «platinum» (платина). Его металл так быстро приобрел популярность и огромное экономическое значение, что слово «алюмин» стало совершенно неотъемлемой частью американской культуры. Как и всегда в США, деньги решают все.

14. Художественные элементы

По мере того как наука усложнялась на протяжении всей своей истории, занятия ею становились все дороже. Деньги, большие деньги стали определять, будет ли развиваться наука и когда и как она будет развиваться. Уже в 1956 году немецко-английская романистка Сибил Бедфорд писала [127] , что многие поколения людей успели пожить на Земле с тех пор, как «законы мироздания были такой проблемой, которой человек мог в свое удовольствие заниматься в мастерской, устроенной за конюшней».

127

Цитата из романа Бедфорд A Legacy («Наследство»).

Разумеется, очень немногие люди, в основном состоятельные землевладельцы, могли позволить себе такую маленькую мастерскую, где можно было заниматься наукой в те времена, о которых тосковала госпожа Бедфорд. Она имела в виду XVIII и XIX века. На самом деле, неслучайно, что именно представители привилегированных классов совершали такие открытия, как обнаружение новых элементов. Больше ни у кого не было свободного времени, чтобы спокойно сидеть и обсуждать, из чего состоят какие-то странные минеральные образцы.

Очень долго изучение элементов периодической системы оставалось уделом аристократов, их влияние легко угадает даже тот, кто едва разбирается в химии. Во всей Европе молодые состоятельные господа получали классическое образование, и названия многих элементов – церий, торий, прометий – отсылают нас к мифам. Самые причудливые названия, например празеодим, молибден или диспрозий, составлены из греческих и латинских корней. Так, «диспрозий» означает «маленький и прячущийся», поскольку его очень сложно отделить от близкородственных элементов. По схожим причинам празеодим получил название, означающее «зеленый близнец», – он находится рядом с неодимом, «новым близнецом». Названия двух благородных газов означают «скрытый» и «неактивный». Даже гордые французские господа, выбиравшие названия для открытых ими элементов в 1880-е годы, остановились не на «Франции» и «Париже», а на топонимах «Галлия» и «Лютеция» соответственно, словно хотели угодить Юлию Цезарю.

Все это сегодня кажется странным – ученые более усердно штудировали классические языки, чем естественные науки, – но на протяжении многих веков наука была не профессией, а любительским хобби [128] , каким сейчас является, например, филателия. Наука еще не получила математического оформления, порог был невысок, и благородный привилегированный господин, такой как Иоганн Вольфганг фон Гёте, вполне мог сказать свое слово в научных дискуссиях, даже не имея соответствующей квалификации.

128

Если уж говорить о странных хобби, то в такой книге занятных историй, связанных с химическими элементами, я не могу обойти вниманием следующую. Речь пойдет об одной анаграмме, которая получила в мае 1999 года специальный приз на сайте Anagrammy.com. Насколько я могу судить, эта «дважды верная анаграмма» является орфографическим шедевром тысячелетия. Из английских названий тридцати элементов, попавших в первую группу, можно составить названия тридцати других элементов – также по-английски:

Hydrogen (водород) + zirconium (цирконий) + tin (олово) + oxygen (кислород) + rhenium (рений) + platinum (платина) + tellurium (теллур) + terbium (тербий) + nob'elium (нобелий) + chromium (хром) + iron (железо) + cobalt (кобальт) + carbon (углерод) + aluminum (алюминий) + ruthenium (рутений) + silicon (кремний) + ytterbium (иттербий) + hafnium (гафний) + sodium (натрий) + selenium (селен) + cerium (церий) + manganese (марганец) + osmium (осмий) + uranium (уран) + nickel (никель) + praseodymium (празеодим) + erbium (эрбий) + vanadium (ванадий) + thallium (таллий) + plutonium (плутоний)

=

Nitrogen (азот) + zinc (цинк) + rhodium (родий) + helium (гелий) + argon (аргон) + neptunium (нептуний) + beryllium (бериллий) + bromine (бром) + lutetium (лютеций) + boron (бор) + calcium (кальций) + thorium (торий) + niobium (ниобий) + lanthanum (лантан) + mercury (ртуть) + fluorine (фтор) + bismuth (висмут) + actinium (актиний) + silver (серебро) + cesium (цезий) + neodymium (неодим) + magnesium (магний) + xenon (ксенон) + samarium (самарий) + scandium (скандий) + europium (европий) + berkelium (берклий) + palladium (палладий) + antimony (сурьма) + thulium (тулий).

Это очень интересно, хотя задача упрощается благодаря множеству названий элементов, оканчивающихся на – ий. Но самое поразительное, что если заменить названия всех этих элементов на их атомные номера, равенство сохраняется.

1 + 40 + 50 + 8 + 75 + 78 + 52 + 65 + 102 + 24 + 26 + 27 + 6 + 13 + 44 + 14 + 70 + 72 + 11 + 34 + 58 + 25 + 76 + 92 + 28 + 59 + 68 + 23 + 81 + 94

=

7 + 30 + 45 + 2 + 18 + 93 + 4 + 35 + 71 + 5 + 20 + 90 + 41 + 57 + 80 + 9 + 83 + 89 + 47+ 55 + 60 + 12 + 54 + 62 + 21 + 63 + 97 + 46 + 51 + 69

=

1416

Автор этой анаграммы Майк Кейт отмечает, что это творение, насколько ему известно, – «самая длинная дважды верная анаграмма из когда-либо составленных (как из названий химических элементов, так и из слов, относящихся к какому-либо другому множеству)».

Здесь также хотелось бы упомянуть неподражаемую песню Тома Лерера The Elements («Элементы»). Он обработал мелодию выходной арии Генерал-Майора из комической оперы Гилберта и Салливана «Пейзанские пираты» и положил на нее названия всех химических элементов, которые он успевает проговорить всего за восемьдесят шесть секунд. Можете найти эту песенку на YouTube по запросу «There’s antimony, arsenic, aluminum, selenium».