Удивительная химия

Леенсон Илья Абрамович

А как с помощью радия определили число Авогадро? Это уже другая история. Еще в 1895 году английский химик Уильям Рамзай (1852–1916), который прославился открытием в воздухе аргона, обнаружил в минерале клевеите другой благородный газ — гелий. Впоследствии значительные количества гелия были обнаружены и в других минералах — но только в тех, которые содержали уран и торий. Это казалось удивительным и странным — откуда в минералах мог взяться редкий газ? Когда Резерфорд начал исследовать природу альфа-частиц, испускаемых радиоактивными минералами, стало ясно, что гелий является продуктом радиоактивного распада. Оказалось, что альфа-частицы — это фактически те же атомы гелия, только без электронов и летящие с огромной скоростью. Когда они тормозятся, сталкиваясь с другими атомами, натыкаясь на стенки сосуда, они захватывают электроны и превращаются в атомы гелия. Значит, каждую секунду один грамм радия выделяет десятки миллиардов атомов гелия. Выделяется гелий и другими радионуклидами, в том числе продуктами распада радия. Поэтому минералы, содержащие радиоактивные элементы, за миллионы лет своего существования выделяют значительные количества гелия. Частично

гелий попадает в атмосферу, а частично «застревает» в минералах и может быть там обнаружен чувствительными методами.

Идея эксперимента стала Резерфорду ясна: надо измерить, какой объем гелия выделяется известным количеством радия за определенный срок и исходя из этого объема рассчитать число молей гелия. К тому времени было уже хорошо известно, что 1 моль газа при нормальном атмосферном давлении и температуре 0 °C занимает объем 22,4 литра.

В 1911 году Резерфорд — на этот раз с молодым американским физиком Бертраном Болтвудом (1890–1927) — приступил к решающему эксперименту. Для опыта взяли соль радия, которую одолжила Резерфорду Венская академия наук. Соль содержала 193 мг чистого радия — огромное, особенно по тем временам, количество, стоившее громадных денег. Из-за начавшейся в 1914 году войны Резерфорд не смог вернуть радий в Австрию. Лишь в конце 20-х годов Кембриджский университет, где работал Резерфорд, согласился выплатить за предоставленный радий 3000 фунтов стерлингов — с рассрочкой платежа на 6 лет.

Но вернемся к опыту Резерфорда и Болтвуда. Они насыпали радиоактивную соль в платиновую капсулу с дырочками в крышке, а капсулу поместили в стеклянную трубку из специального тугоплавкого стекла, в которой был создан вакуум. В таком виде прибор оставили на 83 дня. Решив, что времени прошло достаточно, ученые нагрели стеклянную трубку вместе с платиновой капсулой до красного каления; при этом из соли выделился газообразный гелий, количество которого было точно измерено. Расчеты показали, что каждый день соль радия выделяла 0,0206 мм³ гелия (или 0,107 мм³ в расчете на 1 г радия). Зная скорость испускания альфа-частиц радием и учитывая, что альфа-частицы (и, следовательно, атомы гелия) образуются не только из радия, но также из продуктов его распада, ученые рассчитали число атомов гелия в одном моле этого газа. Оно оказалoсь равным 6,1 х 10²³. В те годы это было самое точное значение числа Авогадро (современное значение 6,0221415 х 10²³). Так опыты с радием помогли подсчитать число атомов в известном количестве вещества. Это было замечательное достижение человеческого разума.

В последующие годы были и другие, не менее выдающиеся достижения в этой области. Они привели к значительным успехам во многих отраслях науки и техники, но одновременно — к взрывам ядерных бомб, к авариям на атомных электростанциях. Но так было всегда: любые достижения науки можно использовать как на пользу, так и во вред человечеству. Как писал Д. И. Менделеев, изобретение Нобелем динамита, конечно, привело к значительному увеличению взрывной силы мин и снарядов; однако ученый надеялся, что мирное использование новых взрывчатых веществ окажется для человечества более важным, чем их военное применение. Эти слова великого химика не потеряли своей актуальности и в наши дни.

ХИМИКИ МУЗИЦИРУЮТ

Возможно, настоящая глава, которой завершается эта книжка, покажется вам неожиданной: речь шла о химии — при чем же здесь музыка! Однако рассказ о музыкальных пристрастиях великих химиков отнюдь не случаен. Музыка — удивительное творение человеческого интеллекта. Комбинация звуковых колебаний, произведенная в нужном сочетании и в определенной последовательности, может оказать сильнейшее воздействие на человека, повлиять на его эмоциональное состояние и даже на поведение. Музыка вдохновляла великих писателей, художников и, конечно, самих композиторов. Известна и обратная связь — многие деятели науки и культуры внесли заметный вклад в развитие музыки. «Высокая одаренность в одной области вовсе не исключает высокой одаренности в других областях», — пишет в статье «Способности и одаренность» академик Борис Михайлович Теплое (1896–1965) — один из самых ярких представителей отечественной психологии. И далее продолжает: «Действительно, из того факта, что человек всю жизнь работал на одном только направлении и достиг в нем больших, иногда даже великих результатов, мы обычно делаем совершенно незаконный вывод, что во всякой другой деятельности он никаких талантов и способностей не имел. Достаточно просмотреть со вниманием биографии крупных деятелей в различных областях творчества, чтобы убедиться в том, что положение «талант как таковой односторонен» не соответствует действительности. Такие примеры, как актерский талант Н. В. Гоголя, музыкальный талант А. С. Грибоедова, живописный и музыкальный талант Т. Г. Шевченко, легко приходят в голову всякому. Но эти примеры говорят вовсе не о каких-то исключительных случаях: вероятно, случаи полной односторонности таланта представляют собой исключение». Далее Б. М. Теплов, в подтверждение своей мысли, приводит интересные факты из биографии известных музыкантов — Ф. Шопена, К. М. Вебера, А. К. Серова, Дж. Россини. А. К. Лядова, С. И. Танеева и др.

Ну а как обстоит дело с химиками с точки зрения их музыкальных дарований? Всем известен пример Бородина, сочинившего оперу «Князь Игорь», симфонии, струнные квартеты. Доктор медицины, а позднее — профессор химии Александр Порфирьевич Бородин (1833–1887) с детства страстно увлекайся в равной степени музыкой и химией, и эту страсть он пронес через всю жизнь (рис. 8.1). Великий русский химик Николай

Николаевич Зинин У(1812–1880), у которого делал свои первые шаги в химии Бородин, не одобрял его увлечения музыкой. «Поменьше занимайтесь романсами, — говорил он будущему замечательному композитору, определившему целое направление в русской симфонической музыке. — На вас я возлагаю все свои надежды… А вы все думаете о музыке и двух зайцах». Однако жить без музыки Бородин не мог. С 9 лет начал он сочинять, играл на рояле, брал уроки игры на флейте. Товарищ Бородина с детских лет М. Р. Щиглев вспоминает: «Мы оба бойко играли и свободно читали ноты и на первый год уже переиграли в четыре руки чуть не все написанное. Таким образом, мы знали чуть не наизусть все симфонии Бетховена и других и в особенности заигрывались и вдохновлялись Мендельсоном… Чтобы познакомиться с камерной музыкой, я самоучкой стал играть на скрипке, а А. П., также самоучкой, на виолончели… Мы не упускали никакого случая поиграть трио или квартет, где бы то ни было и с кем бы то ни было. Ни непогода, ни дождь, ни слякоть — ничто нас не удерживало, и со скрипкой под мышкой, а А. П. с виолончелью на спине часто делали концы пешком, так как денег у нас не было ни гроша…» Достойно упоминания, что и жена Бородина, Екатерина Сергеевна, была блестящей пианисткой, а также композитором; ей он посвятил свой второй квартет, романсы.

И все же сам Бородин считал главным делом своей жизни не сочинение музыки, а занятия наукой. Бородин опубликовал множество статей по органической химии, разработал новые способы синтеза различных органических соединений. Его имя занимает почетное место в сборнике «Выдающиеся химики мира», опубликованном в 1991 году. В анналах химии навсегда останется реакция Бородина — она известна химикам всего мира.

Только за время трехлетней заграничной командировки, работая в химических лабораториях Гейдельберга, Парижа и Пизы, молодой Бородин (ему тогда не было и 30 лет) опубликовал более 10 работ по химии на немецком, французском и итальянском языках. Его работоспособность была удивительной; так, находясь в Гейдельберге, он в течение 12 часов — с 5 утра до 5 вечера — работал в лаборатории, а затем, после отдыха, с 8 вечера до полуночи отдавал себя музыке. В таком темпе Бородин работал всю жизнь, и это не прошло для него бесследно: он скоропостижно скончался во время костюмированного вечера к возрасте 53 лет.

Примером А. П. Бородина далеко не исчерпывается «взаимосвязь» музыки и химии. Ученику, другу и преемнику Бородина, химику Александру Павловичу Дианину, посвятил свой романс «Сомнение» Николай Андреевич Римский-Корсаков. Беззаветно любил музыку ближайший друг Бородина с молодых лет Дмитрий Иванович Менделеев. По его словам, музыка всегда глубоко и сильно возбуждала его чувства.

Недаром великий знаток музыки — Владимир Васильевич Стасов называл Менделеева «музыкальной натурой». Находясь в заграничной командировке в Германии (в те же годы, что и Бородин), Менделеев постоянно напевал мелодию из бетховснской «Леоноры», что дало повод Бородину называть его в шутку этим именем. И. Д. Менделеев, младший сын Дмитрия Ивановича, писал: «Музыкантом отец не был, и когда напевал, иногда фальшивил. Но музыку чувствовал и любил страстно. Музыка на него сильно действовала. Прослушав при мне какую-то мелодию, он сказан: «Вот это я хотел бы слышать, когда буду умирать»». А ученик Дмитрия Ивановича и его сотрудник в течение многих лет физик Борис Петрович Вейнберг оставил такое необычное воспоминание о лекциях Менделеева, которые он посещал в юности: «Будь я музыкантом, я, думается, мог бы положить лекции Менделеева на музыку…»

Все студенты-химики изучают перегруппировку Арбузова — эта реакция стала универсальным методом синтеза фосфорорганических соединений. Менее известны музыкальные дарования выдающегося ученого, одного из основателей химии фосфорорганических соединений академика А. Е. Арбузова (1877–1968). По воспоминаниям современников. Александр Ерминингельдович был натурой кипучей и многогранной, знатоком и тонким ценителем искусства. А первое место среди искусств занимала в жизни Арбузова музыка. Он увлекся ею еще в детстве, и эту любовь пронес через всю свою долгую жизнь. Он был прекрасным скрипачом и неоднократно давал сольные концерты, работал концертмейстером Дома ученых в Казани. Арбузов не только исполнял произведения любимых композиторов — Рахманинова, Ползунова, Бородина, Гайдна, но и пропагандировал их произведения в своем родном городе — Казани. Случайно заговорив с собеседником о музыке, он мог прочитать целую лекцию по ее истории. Известны музыковедческие работы Арбузова, посвященные Бородину и Могучей кучке.

В 1911 году Арбузов организовал квартет при Казанском университете, в котором играли профессор-медик Бургсдорф (виолончель) и два ученика Арбузова — Н. Н. Парфентьев (впоследствии — профессор-математик, ректор Казанского политехнического института) и Евлампиев (впоследствии — профессор, декан химического факультета Казанского университета). Концерты квартета всегда привлекали большую аудиторию слушателей. По инициативе Арбузова был также организован симфонический оркестр из профессорско-преподавательского состава вузов Казани. По его же инициативе почти все заседания Татарского отделения химического общества им. Д. И. Менделеева начинались с исполнения симфонических произведений. Играл Арбузов не только на скрипке. Как-то в молодости он забрел в Федоровский монастырь и увидел в руках одного из монахов гармонь. Поддавшись искушению, Арбузов попросил гармонь и заиграл русские плясовые мелодии. Монахи послушали-послушали — и вдруг, подобрав рясы, пустились в пляс. Свой последний «сольный концерт» на гармони Арбузов дал, будучи уже в преклонном возрасте, на волжской пристани Шеланга, где он проводил летний отпуск. «Музыка помогала мне всегда и во всем, — вспоминал академик. — Второй моей страстью были живопись и ваяние». Действительно, как утверждают специалисты, Александра Ерминингельдовича отличало исключительное, почти профессиональное мастерство в живописи. Лирические пейзажи Арбузова. выполненные акварелью и маслом, до сих пор украшают его музей-квартиру в Казани.