Пути развития химии. Том 2. От начала промышленной революции до первой четверти XX века - [46]
В те же годы X. Эрстед открыл алюминий (1825 г.), полученный в чистом виде двумя годами позднее Ф. Вёлером. В 1826 г. А. Балар выделил из морской воды бром и сумел доказать его родство с хлором и иодом.
В похожем на кварц минерале петалите Ю. Арфведсон обнаружил литий. Он многократно и различными способами анализировал этот минерал, и всегда суммарный состав продуктов оказывался заниженным на 4% . Наконец, Арфведсон провел сплавление минерала с углекислым барием и отделил кремневую кислоту и глинозем (оксид алюминия). Избыток ВаСОз он разложил серной кислотой и полученный после отделения осадка фильтрат выпарил досуха. Так Арфведсон получил нейтральную сернокислую соль, не похожую ни на соль калия, ни на соль магния. К водному раствору соли Арфведсон прибавил уксуснокислый барий до полного осаждения сульфата бария. Фильтрат был выпарен досуха и остаток нагрет в платиновом тигле. Он содержал тугоплавкую, неизвестную до сих пор "щелочь", для которой Берцелиус предложил название "литион"[153], так как эта щелочь в отличие от поташа и соды впервые была найдена в залежах минералов. Металлический литий Арфведсон не выделил. Это удалось сделать впервые Дэви электролитическим методом.
С 1839 до 1844 г. были открыты лантан (1839г.), тербий (1843 г.) и эрбий (1843 г.) (эти три элемента открыл ученик Берцелиуса К. Мосандер) и рутений (К. Клаус, 1844 г.).
От цезия до фтора
Уже давно было известно, что многие элементы при внесении их соединений в пламя изменяют окраску пламени. Также было известно, что с помощью призмы можно разложить свет на его составные части (на это еще в 1666 г. указывал Ньютон). Однако только немецким ученым Р. Бунзену и Г. Кирхгофу удалось создать на этой основе новый аналитический метод, благодаря которому стало возможным открытие новых химических элементов.
Роберт Вильгельм Бунзен (1811-1899)
Роберт Вильгельм Бунзен родился в 1811 г. в Гёттингене[154]. Его отец был профессором и библиотекарем университета. Бунзен изучал химию и минералогию в Гёттингенском университете. После защиты диссертации он получил стипендию для стажировки в лабораториях Берлина и Вены. Изучая геологию и знакомясь с промышленными и металлургическими производствами, Бунзен много путешествовал, нередко пешком.
В 1836 г., получив кафедру химии в Высшей промышленной школе в Касселе, Бунзен занялся исследованием процессов, происходящих в доменных печах. В 1839 г. его пригласили на должность профессора Марбургского университета. В области органической химии Бунзен занимался исследованием соединений какодила[155], отличающихся крайне неприятным запахом. В неорганической химии ученый создал угольно-цинковый элемент, что привело к экономии дорогостоящей платины. Используя его, Бунзен проводил работы по электролитическому получению магния, кальция, лития, алюминия. В 1851 г. ученый был приглашен заведовать кафедрой химии в Университете г. Бреслау[156], а в 1852 г.- в Университете г. Гейдельберга. Умер Бунзен в 1899 г.
Экспериментальная химия обязана Бунзену многими ценными открытиями: спектральный анализ, бунзеновская горелка, водоструйный насос, зажим с винтом, ледяной калориметр, прибор для газового анализа.
Бунзен и Кирхгоф в 1859-1860 гг. обнаружили, что излучение жидких или твердых тел, раскаленных добела, или газов, находящихся под большим давлением, разлагается призмой на сплошной спектр и что каждый элемент излучает характерный для него спектр. В 1860 г. они создали первый спектроскоп, с помощью которого относительно простым способом можно было установить спектр любого элемента. Этот прибор оказался превосходным инструментом для определения очень малых (следовых) количеств различных веществ.
Когда в пламя бунзеновской горелки вносили какое-нибудь вещество, то в спектроскопе, на стенке, расположенной позади призмы, появлялись цветные линии. Этим методом, названным пламенной спектроскопией, определялись не все вещества. Поэтому позднее был предложен метод искровой спектроскопии: пары металлов доводились до свечения с помощью электрической дуги. Несколько позже был предложен также метод абсорбционной спектроскопии, в котором вещество располагалось между ярким источником света и наблюдателем. Вещество при этом поглощало все лучи от источника света, за исключением тех, которые оно само излучало, а на стенке спектроскопа вместо цветных линий появлялись черные линии. Этот метод применялся также для исследования спектров Солнца и других звезд.
Бунзен был первым, кто с помощью спектрального анализа открыл новые элементы — щелочные металлы цезий и рубидий и тем самым наглядно продемонстрировал преимущества нового метода. При изучении минеральных вод Дюркхайма[157] Бунзен, используя спектроскоп, установил в 1860 г., что помимо линий натрия, калия, лития, кальция и стронция в спектре присутствуют еще две линии. Поэтому он сделал вывод о существовании неизвестного элемента, который из-за голубого цвета линии его спектра назвал цезием[158]. Через год Бунзен смог доказать существование этого элемента и химическим путем, причем, чтобы получить 7 г хлорида цезия, ему пришлось переработать 44 000 л дюркхаймской минеральной воды.
