Великие химики. В 2-х томах. Т. 1. - Манолов Калоян (лучшие книги TXT) 📗
— Разница совсем небольшая, но ее нельзя объяснить неточностью измерений на гониометре. Чувствительность прибора намного больше допущенной ошибки, — озабоченно размышлял Митчерлих. — Завтра же повторю опыт.
На следующий день он вновь приступил к измерениям. И на этот раз углы, измеренные утром, отличались от послеобеденных измерений на 20 секунд.
— Просто заколдованный круг. — Митчерлих собрал исписанные цифрами листы бумаги и задумался. — А между прочим, какая разница между вчерашними и сегодняшними данными? — Волнуясь, он вновь просмотрел цифры. — Удивительно! Вчерашние и сегодняшние показатели полностью совпадают между собой: и утренние, и послеобеденные. Тогда в чем же причина? — Ответ пришел внезапно. — Температура! Ну, конечно же, температура! После обеда температура выше, отсюда расширение кристаллов. Но все-таки почему меняется угол? Если расширение правильно, угол должен оставаться без изменения.
Чтобы изучить это непонятное явление — изменение углов между гранями кристаллов под действием температуры, — надо было серьезно заняться исследованием температурного расширения кристаллов. Самым большим специалистом по измерению температурных расширений был французский исследователь Пьер Луи Дюлонг.
Митчерлих выехал в Париж зимой 1823 года. Измерения по методу Дюлонга привели его к новому открытию: кристаллы исландского шпата обладают чудесным свойством — при нагревании они расширяются вдоль кристаллографической оси и сжимаются в перпендикулярном направлении.
— Это невероятно, — сказал Дюлонг при их встрече. — Все тела при нагревании расширяются.
— Кальцит тоже расширяется, — ответил Митчерлих. — Его объемное расширение при 100°С составляет 0,001961, только оно не равномерно в разных направлениях. Вдоль оси кристалла расширение при 100 °С составляет 0,00288, а в перпендикулярном направлении наблюдается сжатие порядка 0,00056.
— Вы исследовали другие минералы?
— У меня есть данные еще о нескольких минералах: о доломите, например, и магнезите.
Новое свойство кристаллов назвали анизотропией. Более года Митчерлих посвятил изучению этого явления. Параллельно он продолжал работать и над вопросом о диморфизме. Ученые категорически отвергали возможность того, что одно и то же вещество может выкристаллизовываться в двух различных системах. Весной 1826 года Митчерлих сделал открытие, которое положило конец всем спорам.
Он расплавил серу в фарфоровом тигле и оставил ее медленно остывать. Удаляя появившуюся поверхностную корку, он заметил, что образовавшиеся кристаллы почти бесцветны. Быстро перевернув тигель, он отлил оставшуюся расплавленную серу и дал кристаллам полностью остыть. На первый взгляд их симметричность была не высока. «Выглядят моноклинными», подумал ученый и приступил к определению их системы.
Моноклинные, а сера образует ромбические кристаллы. Это случайность или тоже диморфизм?..
Сомнений быть не могло. Явление, наблюдавшееся для арагонита и кальцита, не случайность. Сера тоже может кристаллизоваться в двух кристаллографических системах — моноклинной и ромбической. По-видимому, это явление обусловлено только температурой: моноклинная сера существует при более высокой температуре.
Утверждения Митчерлиха оказались правильными: вещества в зависимости от условий кристаллизации могут образовывать два вида кристаллов. Его статья, опубликованная в июле-1826 года, окончательно подытожила спор о диморфизме. Позднее учеными было установлено, что существуют вещества, которые могут образовывать и более двух видов кристаллов, поэтому сегодня это явление называется полиморфизмом.
Закон изоморфизма оказался чрезвычайно важным. Применяя его к ряду новых соединений, ученые сумели установить их состав сравнительно простым способом. Митчерлих тоже проводил подобные исследования. Он изучил соединения селена и установил, что при взаимодействии его окиси с водой образуется селеновая кислота, состав которой также был определен.
Селен был открыт Берцелиусом десять лет назад, но его соединения оставались недостаточно изученными. Митчерлих получил селеновую кислоту, но встал в тупик при попытке написать ее формулу. Анализ не давал исчерпывающего ответа. Тогда Митчерлих подверг кристаллизации раствор селената калия и получил крупные прозрачные кристаллы. Он отобрал несколько крупных кристаллов и определил их симметрию. Оказалось, что селенат калия выкристаллизовывается в той же системе, что и сульфат калия. «Если они изоморфны, то непременно должны образовывать и смешанные кристаллы», рассуждал ученый. Он насыпал в стаканчик смесь сульфата и селената калия, налил воды и подогрел, чтобы растворить их. Через несколько дней на дне стаканчика появились крупные, прозрачные кристаллы, форма которых была совершенно идентична форме кристаллов сульфата и селената калия. Анализ показал, что новые кристаллы содержат калий, селен, серу и кислород. «Раз обе соли изоморфны, то можно с уверенностью написать формулу селенат» калия — она будет аналогична формуле сульфата калия, а тогда формула селеновой кислоты идентична формуле серной», — мысленно заключил ученый.
Закон Митчерлиха открывал дорогу в будущее, способствуя новым открытиям. Это поставило Митчерлиха в ряды самых крупных ученых того времени. В 1828 году его избрали членом, Лондонского королевского общества, которое в следующем году удостоило его золотой медали. Через несколько месяцев профессора Митчерлиха избрали почетным членом Петербургской Академии наук.
Успешное решение вопроса о селеновой кислоте воодушевило ученого, и он стал изучать соли многих элементов; определял систему их кристаллизации, рисовал основные формы кристаллов… Митчерлих намеревался провести подобные исследования почти со всеми известными солями и создать полный справочник. Однако ученый был нетерпелив, и до систематизации полученных данных дело никак не доходило. Едва успев закончить исследования одной соли, он тут же приступал к работе с другой. Количество данных увеличивалось с каждым днем, но они оставались в папках, а Митчерлих все не находил времени, чтобы их обработать и опубликовать.
Особенно обстоятельно он изучил соли марганцовых кислот. Применив закон изоморфизма, он установил формулу манганата калия (изоморфного сульфату калия), перманганата калия (изоморфного перхлорату калия), а затем и формулу марганцовой кислоты. Параллельно с этим он изучил сульфаты, селенаты и хроматы натрия, калия, аммония, цинка, серебра, никеля и других металлов. В начале 1833 года Митчерлих прервал исследовательскую работу по кристаллографии, чтобы высвободить время для написания учебника по химии. К этой работе он готовился очень долго, собирал материалы из научных журналов, посещал лаборатории выдающихся химиков Германии, Франции, Швеции, Англии. В учебник химии Митчерлих включил многое из своих исследований, остававшихся до того времени неопубликованными. Работа над учебником утомляла ученого, долгие часы за письменным столом иногда кончались приступом неудержимого раздражения.
Иногда он бросал все и выходил в сад, где обычно играла его дочь, а жена, устроившись в тени лип, читала или сидела за пяльцами.
— Ты опять переутомился, Эйль. Подорвешь свое здоровье, ее работай так много] — озабоченно говорила она.
— Я постоянно пребываю в угнетенном состоянии, дорогая. Не могу сидеть на одном месте и все время черкать пером. Для меня это ужасно.
— Иди сюда, Этхен, поиграй с папой и: развлеки его. Девочка радостно бежала к отцу.
— Покачай меня на качелях, папа…
В кругу семьи Митчерлих забывал свою усталость и вновь возвращался в кабинет. Упорство ученого брало верх: он продолжал работу над учебником.
К этому времени исследователи всерьез начали интересоваться органической химией. После знаменитой работы Вёлера идея о «жизненной силе» постепенно теряла своих сторонников, и теперь ученые делали попытки осуществить синтез других органических веществ.
Митчерлих не остался в стороне от этой новой, только что зарождающейся области химии. Он изучал этерификацию этилового спирта уксусной кислотой и высказал предположение, что роль серной кислоты состоит в том, чтобы облегчить протекание процесса. Ученые знали и другие подобные реакции, которые несколько позже Берцелиус назвал каталитическими.
