site.ua
топ-автор
  • 2 місяці тому
  • Наука
  • 6 815
  • 57
  • 6
  • 13

Abstract
О делёжке элементов, о любви к Родине по принуждению, а также о неочевидной разнице между составом и направлением

I'm just Ms. Dy-na-mi-tee
Everybody lose control
Let my vibe touch your soul!!!
(с) Ms. Dynamite

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ОСЛЫ И УЧЁНЫЕ

Следующего нашего героя знает по имени каждый уважающий себя маньяк и химик. Это он, недотрога, взрывоопасный и непостоянный – Клод Луи Бертолле!


Клод Луи Бертолле (1748–1822) в молодости

Как и Монж, Бертолле к моменту экспедиции был уже не просто известен, а знаменит. По правде говоря, он был не французом, а савойцем. Поскольку Савойя уже 150 лет принадлежит Франции, у многих это замечание может вызвать удивление, но ведь история наша происходит-то более 200 лет тому назад, когда эта горная альпийская область была неотъемлемой частью Пьемонтского королевства (зародыша будущей единой Италии). Поэтому в 1770 году Бертолле закономерно закончил медицинский факультет Туринского университета и начал обыкновенную практику аптекаря. Но уже через два года он погнался за длинным луидором и переехал в блистательный Париж, где и публика была побогаче, и перспективы заманчивей. Вскоре его по протекции устраивают не к кому-нибудь, а к самому Луи-Филиппу Орлеанскому, принцу крови, отцу будущего Филиппа Эгалите. Это означало и большие деньги, и прекрасные связи, и кучу времени на праздное любопытство.

К счастью для человечества Клод Луи был как раз и тех, чья праздность была ценней упорного труда тысяч других. Он начинает интересоваться химией и вскоре попадает в близкий круг главного химика эпохи – Антуана де Лавуазье. Сразу стоит отметить, что это был довольно стандартный случай для тех времён, поскольку медицина всё ещё находилась под сильным влиянием идей Парацельса о человеке как микрокосме, каждому органу которого соответствовал какое-то небесное тело и земной минерал, вследствие чего воздействие на одно из них производило эффект на оба его магически связанных аналога. Соответственно, для лечения человека аптекари исследовали все возможные минеральные вещества – что самым естественным образом приводило их в область химии.

Химия появилась в списке интересов Бертолле ещё и оттого, что хозяин поставил перед ним амбициозную цель – окончательно выяснить, каким образом железная руда (оксид железа, как мы знаем сейчас) превращается в железо и почему это железо имеет такие разные свойства: от мягкого и ковкого до твёрдого и хрупкого (об этом обязательно в другой раз). А главным специалистом по процессам горения и нагревания во Франции был Антуан де Лавуазье, так что их тропинки не могли не пересечься.

Ко второй половине XVIII века натурфилософы уже договорились между собой, что учение о четырёх первоэлементах – воздухе, воде, огне и земле – это бред, а химических элементов куда больше (может 10 или даже 12), и теперь вели на них форменную охоту. Уже были найдены водород, кислород, азот и, конечно же, целый набор металлов: золото, серебро, ртуть, медь, олово и железо. Как это часто бывало и продолжает бывать, каждое открытие вызывало огромные надежды и завышенные ожидания, и новому элементу приписывали всё то, что не могли объяснить предыдущим набором кубиков. Лавуазье, главный враг флогистонизма, даже приписал своему любимому элементу, кислороду, исключительное свойство порождать кислоты (отсюда, собственно, и название – oxygen, кисло-род – "порождающий кислоту").

Бертолле, хоть и был хороших другом Лавуазье, относился к его идеям со здоровым научным скепсисом, что было и хорошо, плохо. С одной стороны, он до последнего держался за флогистон (невидимый элемент с отрицательной массой, который при нагревании присоединятся из воздуха к железной руде, превращая его в чистый металл) и сдался под напором доказательств одним из последних, уже после смерти Антуана. С другой стороны, недоверчивость заставляла его проводить опыты с целью опровергнуть кислородную теорию.

Одним из главных его открытий было открытие в 1785 году аммиака, NH3. Это был существенный удар по кислородной теории кислот, ведь при взаимодействии с кислородом аммиак давал не кислоту, а азот и воду, то есть вёл себя противоположным образом от предсказанного. Загадка.

А тем временем хозяин, герцог Орлеанский, увлёкся новым видом деятельности – покраской тканей. И неудивительно, ведь в Британии начался хлопковый бум, и вскоре вся Европа была наводнена продукцией из дешёвой и лёгкой х/б. Хозяин загорелся идеей и выбил из царственного родича высочайшее дозволение на открытие производства, а отдуваться кому? Правильно, Бертолле. И Клод Луи отправляется на гобеленовые мануфактуры (как по старинке назывались текстильные фабрики) изучать теорию красителей.


Ткание и покраска гобеленов (из "Энциклопедии" Дидро)

И хоть с краской у Беротлле получилось неплохо (к примеру, с использованием "берлинской лазури", Prussian Blue, смеси гексацианоферратов железа и калия), но главный прорыв он совершил в противоположном направлении – отбеливании. Для этого он научился применять продукты окисления каменной соли, содержавшие незнакомый ему элемент. Точнее, сам элемент (как вы, надеюсь, догадываетесь, это был хлор, Cl2) был уже десять лет как выделен шведским аптекарем Шееле, но тот принял его за какое-то незнакомое кислородсодержащее соединение, поэтому о существовании "зеленця" не знали ещё долгих 30 лет, аж до прихода на научную сцену маньяка и латентного самоубийцы Гемфри Дэви. Менш з тим, ложная мысль о том, что в состав каменной соли (NaCl) входит некий таинственный кислотный остаток муриатовой кислоты, не помешало Бертолле совершенно верно описывать дальнейшие его превращения в гипохлораты (скажем NaClO) и хлораты.

Исследование соединений неизвестного ему, но всё же полезного для общества хлора привело и к открытию ненавистного химикам-аналитикам метода окислительно-восстановительного титрования (шучу, мы его все любим, даже студенты-второкурсники) для определения "сродства" элементов в соединениях. Мы ещё вернёмся к этому понятию немного позже.

А пока что на всемирно знаменитого химика, члена Парижской Академии наук и Лондонского Royal Society, жаждущего лишь одного – заниматься наукой, внезапно сваливается катастрофа. Революция! Невежественные крикливые бездельники заполоняют улицы Парижа, требуя уравнять себя в правах с солью земли, умнейшими людьми Франции. Они грабят лавки, они убили без суда и следствия королевских офицеров и парижского старейшину, а король в безвольном оцепенении идёт на поводу у популистов и горлопанов, попустительски прощает убийц и даже выступает перед толпой, нацепив двуцветную сине-красную кокарду, символ бунта.

Бертолле в ужасе. Прочь, прочь из этого проклятого города, пока не поздно! И он уезжает в пригородный городок Оне-су-Буа, где старается спрятаться от событий и нигде случайно не проговориться о своей учёности. И это имеет резон: через три года толпа озверевших люмпенов врывается в тюрьмы и зверски убивает всех находившихся там под следствием аристократов и заподозренных в сочувствии оным ("убивает" – это очень мягкая характеристика для того, что произошло), а потом и вовсе начинается Царство Террора, которое стоит его главному научному оппоненту и другу Антуану де Лавуазье, замешанному в откупах, головы.

Но отсидеться не получается. За испуганным, трясущимся савойцем приходят комиссары гвардейцы с уже трёхцветными кокардами (ах, где те времена, когда добавление белого цвета символизировало единение нации с королём...) и ставят вопрос ребром: "Гражданин Бертолле, порты Франции блокированы британским флотом, доставка индийской селитры прекращена, а Республике нужен порох. Ты, кажется, учёный, химик? Умеешь делать взрывчатку? Или хочешь остаться в стороне от схватки, в белом пальто с незамаранными перчатками?".

Вот вы бы отказались от такого заманчивого предложения?

И Бертолле не отказался.

Как вы понимаете, по поводу взрывчатки к нему обратились не случайно, ведь им, помимо синильной кислоты, метана и сероводорода, уже несколько лет как открыто и описано ещё одно вещество – хлорат калия, KClO3, знаменитая "соль Бертолле", бертоллетка. И Клод Луи прилежно начинает экспериментировать со смесями, в которых калиевая селитра (KNO3) заменялась бы на хлорат. Смесь получилась, да, но взрывалась, падла, от косого взгляда. Польза, конечно, от этого была несомненной – детонаторы на основе бертоллетки (и открытом им же "гребучем гремучем серебре", нитриде серебра) и пропитанные нею поджигательные шнуры немедленно нашли применение в осадном и горнорудном деле, но порох из этого делать таки было нельзя. Пришлось обходиться административно-хозяйственными методами – и в ближайшие годы едва ли не все выгребные ямы Франции стали национальным достоянием со строгой отчётностью (а, вы же, наверно, и не знаете, что селитру добывали из мочи, желательно человеческой).

За заслуги перед Революцией Бертолле удостаивается государственной похвалы, и его немного попускает. Не такая она уж и страшная, получается, эта Революция, если держать язык за зубами в нужные моменты. И Клод Луи постепенно возвращается к публичной жизни. Как одного из разработчиков химической номенклатуры (совместно с покойным Лавуазье... Господи, словно в другой жизни) его привлекают к составлению метрической системы, которой вскоре суждено завоевать почти весь мир кроме стран Британской Империи. Бертолле недолго преподаёт в Высшей Нормальной Школе и новосозданном Эколь Политекник, но вскоре бросает это дело, так как лектор из него хреновый – он постоянно сбивается на середине предложения и путается в мыслях. В лаборатории у него всё получается намного лучше.

Но в 1798 году его в очередной раз берут за шкирку и заставляют поработать на Родину – в компании прочей профессуры он едет в Италию заниматься научным грабежом. Как и многие другие, из Италии он отправляется не домой, а на Мальту, а оттуда – в Египет.

Местность вокруг Каира – это в основном заливные поля, покрытые нильским илом. Но иногда Нил разливается слишком сильно и вода попадает в отдалённые долинки, где плодородного слоя нет, а дно состоит из известняка, карбоната кальция CaCO3. И вот что удивительно, там, где затёкшая вода застаивается, этот самый известняк самопроизвольно превращается в натрон, декагидрат карбоната натрия Na2CO310H2O. Откуда натрий? Из воды, конечно же, ведь Нил в нижнем течении довольно солёный. Но почему образуется именно такая форма минерала? Ведь простое смешение раствора каменной соли и известковой взвеси такого продукта не даёт!


Вади Эль-Натрун на северо-запад от Каира

У Бертолле появляется повод задуматься о старой дискуссии с Лавуазье по поводу движущей силы химических реакций, которую они называли "сродством" между элементами, affinity. Ведь очевидно, что элементы "стремятся" соединяться друг с другом не равномерно, у них разная "сила", от которой зависит стабильность образованных ими соединений и способность вступать в дальнейшие реакции. Логично предположить, что сила эта аналогична гравитации – притяжению между массами, только на базисе какой-то другой характерной для элементов величины. И тогда для химической реакции имеет значение множество факторов: температуры, концентрации реагентов и даже скорости нагревания или охлаждения реакционной среды. Как, например, в случае с натроном, который образуется только при медленном высыхании солёной лужи на поверхности известняка.


Зарисовка и карта натронового озера вблизи Каира из отчёта Египетской экспедиции

В Каире у Бертолле немного шансов для хорошей дискуссии, а потом становится и вовсе не до того – он занимает счастливое второе место для академиков (рядом с Монжем) на маленьком кораблике Наполеона, бегущим от британцев на родину. Да, у этого билета есть цена. Бонапарту нужны свои люди. Вы ведь будете моим человеком, господин академик?

Да, Бертолле прекрасно понимает, зачем молодому амбициозному генералу "свои люди". Слухи о его стремлении к власти очень похожи на правду. И всем понятно, что Бонапарту нужно хоть как-то доказывать свою легитимность: ведь у него нет ни знатности, ни революционного прошлого, ни шансов добыть власть путём демократических выборов, – значит остаётся только переворот. И ему нужно чем-то оправдывать свой приход к власти. Военные победы – это хорошо, но Наполеону нужно как можно больше козырей для внутренней пропаганды, и покровительство великим людям: учёным, художникам, поэтам – один из них.

У Бертолле нет возможности отказаться, и он, как и Монж, становится одним из сенаторов, старательно символизируя блеск Консулата, а потом и Империи. Но политика его утомляет, он хочет обратно, в лабу, и в 1807-м, когда устойчивости власти уже ничего не угрожает, Наполеон отпускает его на волю, причём с огромным денежным содержанием. Бертолле радостно уезжает в пригородный городок Аркёй, где к нему присоединяется его старый друг Лаплас и новые ученики: Жозеф Луи Гей-Люссак и Александр фон Гумбольдт. Там он и проводит 10 лет своего блистательного научного заката.


Старенький Бертолле

Ещё в 1803 году, будучи сенатором, он выпускает довольно пространный и путанный трактат под названием "Опыт химической статики" (в другом переводе "химического равновесия"), в котором излагает свои мысли о природе взаимодействия между веществами. Его основной посыл в том, что состав продуктов реакции зависит от условий (растворимости, температуры, т.п.), и атомы способны соединяться между собой в различных соотношениях, поскольку их сродство друг к другу подвержено влиянию параметров окружающей среды, в том числе и массы реагентов. В очень упрощённом пересказе это звучит так: "У молекул нет постоянного состава", хотя сам Бертолле так прямолинейно не высказывался.

Ну, он-то не высказывался, но именно так восприняли его мысль современники, в первую очередь Жозеф-Луи Пруст, аналитик, француз и главный химик испанской короны и главный научный оппонент Бертолле. Нет! – уверенно возразил Пруст. – Я проверял состав веществ, полученных различными методами, и он всегда одинаков. Его из-за пролива поддерживал и главный химик Британии, Джон Дальтон. Бертолле и его ученики упирались изо всех сил, но в 1811-м году своё веское слово сказал молодой шведский химик Йёнс Берцелиус, чем сделал себе имя в научных кругах (и в будущем не всегда использовал его по делу). Против альянса Испании, Британии и Швеции Франция не устояла (как и в случае Наполеона), и закон кратных соотношений прочно вошёл в учебники.


Жозеф-Луи Пруст и Джон Дальтон, основные научные оппоненты Бертолле

Закон этот сделал возможным первичное химическое моделирование – запись уравнений химических реакций, так что роль его трудно переоценить. Но с другой стороны почти сто лет спустя Бертолле был реабилитирован, так как было найдено, что состав ряда соединений таки зависит от условий получения (они известны теперь как бертоллиды).

Впрочем, есть немалая вероятность, что Бертолле интуитивно чувствовал совершенно другое – зависимость хода реакции от состава реакционной смеси, существование химического равновесия, то есть был предвестником химической термодинамики. Просто в силу путаности своих мыслей и объяснений (которую за ним подмечали все современники) он так и не смог сформулировать задачу корректно, за что и был бит оппонентами.

Ну, история всё расставила на места.

А сам Бертолле хоть и пережил Империю без особых потерь (всё-таки слава его была слишком велика), но был уже совершенно измотан дрязгами и ухудшающимся здоровьем, так что последние годы совершенно отстранился от дел и в конце концов умер одиноким в тишине своего поместья (его единственный сын впал в депрессию и покончил с собой за 12 лет до того).


продолжение следует ЗДЕСЬ

khavryuchenko.oleksiy
Алекс Хавр

Коментарі доступні тільки зареєстрованим користувачам

вхід / реєстрація

Рекомендації