Великие химики. Том 1
Шрифт:
Сеговия оказалась маленьким городком, расположенным на западных склонах Сьерра-де-Гвадаррамы. Жизнь в этом местечке текла спокойно и монотонно, но для Пруста настоящая жизнь была только в лаборатории.
Прусту необходимо было овладеть испанским языком, поскольку он собирался читать лекции. Он с жаром принялся за дело и спустя короткое время уже блестяще владел языком. Не знавшие его прежде полагали даже, что их новый лектор — испанец. В 1780 году Пруст принял предложение стать профессором в Королевском лицее Сеговии, где обучались будущие артиллерийские офицеры. Лицей располагал большими лабораториями, и это обстоятельство привлекло молодого ученого. Иногда Пруст отправлялся в горы. Он не раз поднимался на пик Альмансор в горах Сьерра-де-Гредос. Молодой ученый интересовался минералами, собирал он и разнообразные растения; в высокогорных долинах рядом с вечными снегами, шапкой накрывшими вершины, он обнаружил широкие синевато-зеленые побеги исландского лишайника. В лаборатории он приготовил настой лишайника в воде и извлекал оттуда горький на вкус сок. Потом долго кипятил это растение
Пожалуй, самыми интересными были исследования ученым пороховых смесей. В те годы артиллерия нуждалась в сильных взрывчатых веществах, и в лаборатории лицея началась усиленная работа по их изготовлению. В одних ступах растирали сосновый уголь, получая мельчайший порошок, в других толкли серу, в третьих — селитру. Пруст составлял различные рецептуры, изменяя количество угля, серы и селитры. Из этих смесей приготовили затем взрывчатку для снарядов, погрузили все на мулов, впрягли орудия, и вся колонна двинулась на стрельбище к горному хребту; там, в безлюдной скалистой местности, начались испытания взрывчатых свойств пороховых смесей. Грохот взрывов сотрясал округу. Солдаты после каждого выстрела измеряли дальность полета снарядов, Пруст записывал результаты в тетрадь, заполняя ее колонками цифр и расчетами.
Были испытаны самые различные пороховые смеси и проведены опыты по определению скорости их сгорания. Пруст сделал приспособление для улавливания газов после взрыва и прибор для анализа газов, оставшихся в стволе орудия. Однако многократные анализы газов и измерения показали, что затраченные на это усилия к ожидаемым результатам не привели. Пруст не очень огорчился, сожалея лишь о потерянном времени. Правда, не оправдались надежды начальника лицея, генерала Руэнтоса. Он лично явился на стрельбище, чтобы убедиться в безуспешности попыток.
— Это все, что я мог сделать, — сказал Пруст. — Старые рецептуры пороха, видимо, надежнее. В книге алхимика Марка Греко еще в 1250 году было записано следующее: «Возьми один фунт живой серы, два фунта липового или ивового угля и шесть фунтов селитры… и осторожно смешай» [244] .
— Весьма сожалею, господин профессор. Хочу надеяться, что в недалеком будущем мы все же найдем более сильное взрывчатое вещество. Вы понимаете, какое значение это имеет для нашей артиллерии?
244
«Трактат об огнях для сжигания врагов» (1250 г.) Марка Грека был составлен на основе еще более старых византийских сочинений химического характера.
— Безусловно, господин генерал. Но задача не является вовсе неразрешимой: нужно просто идти по другому пути.
— Что вы предлагаете?
— Искать другие взрывчатые вещества. Порох исчерпал свои возможности.
— Надеюсь на успех ваших исследований.
— Заранее трудно что-либо обещать. Как вам известно, работы в лаборатории ведутся непрерывно, но результаты покажет будущее.
В лаборатории Пруста были собраны самые разнообразные руды — железная, медная, цинковая, свинцовая, ртутная. Для анализа руды Пруст нагревал ее в растворе серной кислоты. Из сосуда выделялся отвратительно пахнувший газ (сероводород), который сначала называли серным газом, а позднее — сульфидом водорода. Однажды, разлагая цинковую руду, Пруст заметил, что раствор медного купороса небесно-голубого цвета, находившийся в стоявшем рядом сосуде, покрылся коричневой пленкой. Он придвинул сосуды друг к другу и стал размешивать голубой раствор, который постепенно становился черно-коричневым: выпал осадок.
— Что случилось, господин Пруст? — опросил у него помощник.
— Занимательное явление — серный газ разрушил синий витриол. Посмотри, как обесцветился раствор, а на дне образовался черный осадок. Очевидно, эту реакцию можно использовать для определения состава еще не известных веществ.
Пруст приступил к изучению действия серного газа на другие растворы. Он установил, что в растворах солей свинца, кобальта и никеля сероводород образует черные осадки, а в растворах солей сурьмы — оранжевый. Это было выдающимся открытием. Свойство сероводорода давать цветные осадки послужило основой новых методов анализа, на которых строилась зарождающаяся в то время аналитическая химия, которая и сегодня использует сероводород для разделения и определения металлов.
Пруст занимался в основном практическими вопросами. Для увеличения производства металлов необходимо было усовершенствовать технологию их получения. Это потребовало строительства крупной исследовательской лаборатории в Мадриде.
В 1791 году Пруст покинул Сеговию, чтобы занять место руководителя лаборатории в Мадриде. В ней работало около двадцати известных в то время ученых, изучавших химию в университетах Парижа, Саламанки и Пизы. Пруст продолжал исследования руд. Недра Испании были богаты свинцом и цинком: в Сьерра-Морене находились огромные залежи ртутной руды, окрестности
Еще в начале своих исследований Пруст заметил, что из железного колчедана могут получаться две (различные по свойствам) соли серной кислоты. Как-то беседуя со своим помощником, он поделился наблюдениями:
— Если мы разложим пирит серной кислотой и оставим его кристаллизоваться, получится зеленый витриол [245] . Если прокалить пирит, а полученную золу растворить в серной кислоте, образуется красный витриол [246] . Зеленый витриол со щелочными растворами дает бледно-зеленый осадок железного основания [247] , а красный витриол образует красно-коричневый осадок [248] . Если держать бледно-зеленый осадок какое-то время на воздухе, он постепенно становится коричневым. Это показывает, что для железных солей характерны два разных состояния окисления. Отсюда можно заключить, что железо имеет два различных окисла — низший и высший [249] .
245
Железный купорос FeSO4•7H2O (зеленые кристаллы). — Прим. ред.
246
Сульфат железа Fe2(SO4)3•9H2O (желто-красные кристаллы). — Прим. ред.
247
Гидроксид железа (II) Fe(ОН)2. — Прим. ред.
248
Гидроксид железа (III) Fe(OH)3. — Прим. ред.
249
С 1797 по 1809 г. Пруст выполнил большое число работ по изучению состава различных окислов металлов. В 1797 г. он установил, что существуют два окисла железа: с содержанием кислорода 27 и 48%. Эти данные помогли Прусту открыть закон постоянства состава. В 1806 г. он уже уверенно заявил: «Соединение есть привилегированный продукт, которому природа дала постоянный состав…» Но Пруст не дал теоретического обоснования своему закону; как химик-экспериментатор он не строил гипотез. См.: Становление химии как науки, ук. соч., с. 239 и сл.; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 411; Биографии великих химиков, ук. соч., с. 85–88.
— И другие свойства этих двух видов солей различны? — спросил Эрнесто.
— Да. Только красный витриол дает берлинскую лазурь [250] , и только он образует черное соединение с раствором из чернильного орешка.
— Действительно, — подтвердил Эрнесто, — анализы, которые вы поручили мне провести, показали, что в одном окисле кислорода примерно в полтора раза больше, чем в другом.
— Верно. Существуют две различные степени окисления железа, которые дают начало двум рядам соединений.
250
Железная лазурь, милори, парижская синяя — железная соль железистосинеродистой кислоты с постоянной примесью K4Fe(CN)6,K3Fe(CN)6 и воды. — Прим. ред.
Несмотря на то что методы анализа в то время были неточными и результаты, полученные Прустом, были далеки от истинных, они явно показывали, что есть два вида соединений железа. Подтверждение этому Пруст находил в различной окраске соединений. Из его исследований следовало, что медь, олово, сурьма, кобальт, никель и свинец также образуют по два, ясно отличающихся друг от друга окисла. Он пытался получить оба вида соединений этих металлов, однако опыты не увенчались успехом.
С другой стороны, для некоторых элементов он получал лишь один-единственный окисел. Например, ему был известен белый порошок (окись цинка), который получался при обжигании цинка. Самым интересным, по его мнению, было то, что этот белый порошок всегда обладал одними и теми же свойствами. Пруст располагал цинковой рудой — сфалеритом [251] , — из различных областей Испании. При нагревании до высокой температуры она сгорала и превращалась в белый порошок — окись цинка. Пруст обжигал сфалерит, привезенный из Альмадена, Минас-де-Риотинто или из долины реки Гвадианы, но во всех случаях окись цинка обладала совершенно одинаковыми свойствами. Даже полученная в лаборатории (при взаимодействии соли цинка и щелочей) гидроокись цинка при нагревании до высокой температуры превращалась в ту же белую окись цинка.
251
Цинковая обманка ZnS — основной минерал цинка. — Прим. ред.