Семейство платиноидов

То, что платиной владеет одна фирма, диктует свои условия, понравиться, конечно, не могло, особенно за пределами Франции, по ту сторону Ла-Манша, в стране врагов и конкурентов.

Там не дремали, об этом свидетельствуют действия, предпринятые научным центром Великобритании - лондонским Королевским обществом.

Вскоре после сенсационного доклада Лавуазье Королевское общество объявило, что будет бесплатно обеспечивать платиновой рудой тех ученых, кто хочет заниматься ее изучением.

Где и как обществу удалось, несмотря на все запреты, приобрести, колумбийскую руду, остается неизвестным.

Один из тех, кто взялся за изучение платиновой руды, был молодой лондонский врач Уильям Волластон, с увлечением занимавшийся многими науками - химией, физикой, минералогией, кристаллографией, ботаникой.

Двоякопреломляющая линза Волластона, гальванический элемент Волластона - эти названия (их перечень можно продолжить) хранят и поныне память о его научных достижениях. Они быстро принесли Волластону некоторую известность, открыли дорогу в Королевское общество. Он стал его членом в 1793 году, но это не избавило от необходимости зарабатывать на жизнь врачебной практикой, которая проходила в бедном районе Лондона и приносила ему очень мало дохода.

Стремясь найти выход, Волластон, по-видимому, решил, что наиболее реальную перспективу совместить занятие наукой и заработок сулит изучение платины. На этом он сосредоточил усилия, превратил свою маленькую квартиру на Сессиль-стрит в лабораторию и мастерскую.

Записные книжки Волластона сохранились, и скупые короткие пометки позволяют представить огромную работу, проделанную им в полном одиночестве. Некоторую помощь ему - советами, а главное деньгами - оказывал лишь химик Теннант, который тоже интересовался платиной.

Свои секреты Волластон хранить умел. В этом убеждает сенсация, какой он ознаменовал начало нового столетия, продемонстрировав в Королевском обществе платиновые изделия, изготовленные не в Париже, а в Лондоне.

И сразу же, в начале 1800 года, его изделия - тигли, кольца, реторты - появились в продаже в деловом центре Лондона у Форстера, известного торговца металлами и минералами.

Монополии Жанетти пришел конец.

Волластон заявил, что металл, полученный по его способу, гораздо чище, чем французский, который, по сути, лишь лигатура, платиново-мышьяковый сплав, недолговечный в трудных условиях работы.

Проверки подтвердили высокое качество изделия Волластона. Спрос на них стал быстро расти. К тому же Волластон нашел для платины новое важное применение.

В те годы и на войне и на охоте успех во многом зависел от качества кремневых ружей и пистолетов (лишь спустя четверть века началась история капсулей и патронов).

У кремневого оружия самым слабым местом было запальное отверстие. При спуске курка кремень высекал искру, она поджигала затравку, и пламя, сквозь это отверстие проникая в ствол, поджигало заряд. С каждым выстрелом пороховые газы разрушали железо, расширяли отверстие, и все большая доля энергии взрыва тратилась впустую.

Волластон придумал, как продлить срок службы оружия и сохранить его дальнобойность. Он зачеканил в ствол платиновую втулку, которой не страшны горячие газы. Преимущества этого были так очевидны, что заказы посыпались. В 1802 году Волластон изготовил уже более 200 килограммов различных изделий, и почти треть из них - это ружейные втулки. Его записные книжки показывают, что он обладал талантом не только ученого, но и коммерсанта - сумел организовать в большом масштабе скупку платиновой руды и вел ее обработку так рационально, что унция платины обходилась ему в 3- 4 шиллинга, а продавалась примерно в 5 раз дороже. И свой секрет он умудрился сохранить, несмотря на попытки его выведать, предпринимавшиеся журналистами, агентами Жанетти и многими другими. Они атаковали не только Волластона, но и всех, кто был к нему близок.

Друг Волластона Смитсон Теннант говорил, что знаком только с первой стадией обработки руды, которая заканчивается получением губчатой платины, а дальше - "дружба врозь".

И ювелир Джонсон повторял одно и то же: с первого дня, как Волластон привлек его к работе, он участвует только в ее конечной стадии, получая для выработки изделий уже вполне готовый металл.

И видимо, это было действительно так.

Русский академик Б. С. Якоби, который собирал сведения о Волластоне, что называется по свежему следу, в своей книге "О платине и употреблении ее в виде монеты" (1860) отметил, что "Волластон работал в своей лаборатории всегда один; он не пускал туда никого, даже самых коротких друзей своих. Говорят, что один из них нарушил запрещение и пробрался в его мастерскую: знаменитый химик взял его за руку, вводя в святилище лаборатории, и поставил перед печью, служащей для опытов.

- Видите ли вы эту печь? - спросил он его.

- Да.

- Ну и поклонитесь ей пониже, - продолжал Волластон, - вы видите ее в первый и последний раз".

Имеются и другие сведения, подтверждающие, что Волластон до конца своих дней осуществлял обработку губчатой платины один, без свидетелей.

На это обстоятельство надо обратить внимание - о нем придется вспомнить, когда будет речь о событиях, произошедших в России спустя четверть века.

Повторить достижения Волластона или создать иной, лучший способ получения платины пытались многие.

О своих успехах объявил Нант в 1800 году, Кук - в 1807-м и т. д.

Занялась совершенствованием технологии и фирма Жанетти, привлекая для этого видных химиков. Все они шли по одному пути: создавали сплавы, из которых надеялись более полно извлечь платину. Никто из них существенных успехов не достиг. Фирме Жанетти удалось сохранить свои позиции лишь в отношении ювелирных изделий, для иных - более ответственных целей - английский металл был вне конкуренции.

К Волластону пришла большая слава и большие деньги. Перед ним открылась реальная возможность стать крупным предпринимателем. Казалось, что только на этом сосредоточил он свои усилия и бизнесмен вытеснил в нем ученого.

Вскоре, однако, стало ясно, что это не так.

В апреле 1803 года внимание лондонцев привлекло крупное объявление у магазина Форстера, которое звучало примерно так:

Палладий, или новое серебро, обладает свойствами, которые показывают, что это новый благородный металл.

1. Он окрашивает спиртовый раствор селитры в темно-красный цвет.
2. Зеленый купорос выделяет его в виде неочищенной сурьмы, как это происходит с золотом в Aqva Regia.
3. Если выпаривать раствор - выпадает осадок этого металла.
4. Он может быть выделен с помощью ртути или всех иных металлов, кроме золота, платины и серебра.
5. Его объемный вес около 11,3, а в уплотнении достигает 11,8.
6. . При обычном нагреве металл приобретает голубой оттенок, а затем опять светлеет, подобно другим металлам в процессе сильного нагревания.
7. Он не плавится даже при максимальном нагреве в блексмитовской горелке.
8. Но если вы дотронетесь до него в нагретом состоянии небольшим кусочком серы, он расплавится, как цинк.

Продается только у мистера Форстера, Джеральдо-стрит, 26, в кусочках ценой 5 шиллингов, 1/2 гинеи и 1 гинея каждый...

Не трудно было догадаться, что этот текст абракадабра, но тоненькие пластинки палладия - их охотно показывали и продавали всем - придали делу реальность.

Внешне рекламируемый металл походил и на платину и на серебро, но отличался от них по плотности, температуре плавления и другим признакам, находился как бы в промежутке между ними, но ближе к серебру.

Владелец магазина пояснял любопытным, что джентльмен, доставивший палладий и пожелавший пока остаться неизвестным, будет признателен всем, кто выскажет свое суждение о новом металле.

В те годы, на рубеже XVIII и XIX столетий, химия, освободившаяся от оков теории флогистона, развивалась ошеломляюще быстро. Анализу подвергалось все и вся (потому и период этот в истории химии именуют обычно аналитическим). Каждый год приносил важные открытия, в том числе новые элементы, и это привлекало всеобщее внимание. В газетах научные новости стали таким же постоянным разделом, как новости светские.

В магазине Форстера стало тесно от посетителей. Желающих проверить, что представляет собой палладий, несмотря на весьма высокую цену, было немало.

Наиболее решительно высказал свое мнение довольно известный тогда химик Ричард Ченевикс. В Королевском обществе и в печати он заявил, что это не новый элемент, как постыдно утверждалось, а всего-навсего мошенническая подделка - сплав платины, ртути и других металлов.

С ним не согласились многие коллеги. Некоторые подтверждали, правда, что это сплав, но по-иному определяли его компоненты, другие возражали, утверждая, что при всем старании не смогли обнаружить в палладии уже известных элементов.

В дискуссии принимал участие и Уильям Волластон, ставший к этому времени секретарем Королевского общества. Определенного мнения он не высказал, но своими остроумными репликами весьма оживлял и поддерживал споры.

Когда они все же утихли, так и не установив истины, в магазине Форстера и в "Журнале Никольсона" появилось объявление о том, что премия в 20 фунтов стерлингов будет выплачена тому, кто в течение года изготовит палладий.

Торговля таинственным веществом в магазине Форстера вновь оживилась, но, судя по тому, что претендентов на получение награды так и не оказалось, попытки раскрыть секрет никому не принесли успеха.

Тайное стало явным, когда истек установленный срок. В конце 1804 года на заседании Королевского общества, а затем в том же "Журнале Никольсона" Волластон объявил, что палладий - это действительно новый, обнаруженный им элемент, и в шутливой форме принес извинение за то, что избрал не совсем обычный способ оповещения о научном открытии. Он охарактеризовал основные свойства палладия и пояснил, что название ему дано не столько в память о богине, охранявшей Афины, сколько в честь выдающегося астрономического открытия. (В 1802 году немецкий астроном Г. Ольберс между орбитами Марса и Юпитера обнаружил крупный астероид, названный Палладой. До этого события Волластон, судя по его записным книжкам, называл вещество терезием).

Почва для признания палладия элементом была хорошо подготовлена, его к этому времени изучили многие, и розыгрыш в этом отношении принес пользу. К славе Волластона-исследователя, изобретателя, бизнесмена прибавилась еще и слава шутника, от которого можно ждать любой мистификации. Поэтому нетрудно представить реакцию членов Королевского общества, когда Волластон, словно о сущей безделице, заявил об открытии в платиновой руде нового элемента. На этот раз он продемонстрировал красновато-желтый тяжелый порошок, и уважаемые коллеги вынуждены были признать, что такого не видели никогда.

Прокалив порошок в сосуде, заполненном водородом, Волластон получил металл, серебристый, с красивым голубоватым оттенком. Такого тоже не видел никто: он был тяжелее палладия, но легче платины и приобретал ковкость лишь при нагреве выше 800°С. Температуру плавления установить не удалось: было лишь высказано предположение, что она даже выше, чем у платины.

Волластон дал новому элементу название родий, от древнегреческого "родон", обозначающего розу (и вообще все розовое) (Отметим попутно, что элемент радон назван по своему родству с радием). Это название не отвечало цвету полученного металла, но, как увидим, возникло не беспричинно.

Даже ярый спорщик Ченевикс признал новый металл без споров.

Волластон был первый, кому удалось совершить своего рода "дубль" в науке - открыть сразу два элемента, и слава его быстро стала международной.

Конечно, всем хотелось знать, как удалось обнаружить эти элементы в руде, которую до него тщательно изучало немало исследователей.

Волластон сообщил подробности. Достигнутый им результат обычно приводят как поучительный пример пользы, какую приносит сочетание науки и практики. Долгое время Волластон осуществлял обработку руды своими руками, никому не передоверяя даже начальную, самую "грязную" стадию - растворение ее в царской водке, и это помогло ему заметить, что после осаждения платины раствор иногда приобретал розоватую окраску.

Для решения практической задачи - извлечения платины - розовение уже ненужного раствора значения не имело, но Волластон оставался исследователем, даже выполняя ремесленную работу.

И до него некоторые исследователи, по-видимому, замечали изменение окраски раствора, но считали, что это обусловлено случайными примесями и не заслуживает внимания. Для такого заключения были основания: поступавшая по тайным каналам руда была очень неоднородна, содержала много посторонних примесей, легких и тяжелых. Даже в хорошо отмытой руде постоянными спутниками платины были самородное золото, киноварь, вольфрамит и другие тяжелые минералы. Поди определи, кто из них придает раствору розоватую окраску!

Когда получение платины Волластоном было налажено, он оставил за собой только секретную стадию обработки и, став материально обеспеченным, получил возможность заняться "чистой" наукой. Вместо этого он вернулся к тому, с чего начинал, к самой грязной работе, потому что появление розоватой окраски не было им забыто и причина, ее обусловливающая, оставалась тайной.

Для того чтобы ее раскрыть, Волластон, не жалея зрения, надев лупу, как часовщик, отделял все посторонние минералы от платиновых, а так как они были неоднородны, то он и их подразделял на светлые и темные. Параллельно с этим он занимался другим не менее кропотливым делом: готовил особо чистые реактивы, снова и снова перегонял в платиновой реторте кислоты, очищал нашатырь.

Чисто отобранные минералы он сутками кипятил в чистейшей царской водке, пока не убедился, что минералы-спутники изменения цвета раствора не вызывают. Розовая окраска появляется лишь после осаждения аммонием платиновых минералов. Вывод был ясен: они (или, точнее, кто-то из них) содержат что-то заставляющее раствор розоветь. Началась долгая стадия накопления розового раствора. Много пришлось его израсходовать, прежде чем удалось подобрать к нему ключ - им оказался чистый цинк. При добавлении его из розового раствора выпадал красновато-черный осадок.

Когда удалось накопить этого осадка в количестве, достаточном для опытов, Волластон проделал их много, самых различных. Интересный результат дало возвращение к началу: растворяя осадок в царской водке, Волластон заметил, что это удается осуществить лишь частично. Следовательно, черный порошок содержит, по меньшей мере, два вещества - растворимое и нерастворимое.

Снова началась мучительно долгая стадия накопления этих веществ, попытки выделить их методом "проб и ошибок".

Первым сдался раствор. Вот что рассказал об этом Волластон: "После разбавления этого раствора водой, чтобы избежать осаждения незначительных количеств платины, оставшейся в растворе, я добавил в него цианид калия - образовался обильный осадок оранжевого цвета, который при нагревании приобрел серый цвет... Затем этот осадок сплавился в капельку по удельному весу меньше ртути... которая имела все свойства пущенного в продажу палладия".

Еще более трудным орешком для изучения оказалась нерастворимая часть осадка. Теперь известно, что родий образует в нем комплексное соединение, выделить из которого металл удается лишь последовательной обработкой едким натром, аммиаком, аммонием, соляной кислотой. В результате образуется новое комплексное соединение - ярко-желтый триаминтрихлорид родия, из которого при длительном прокаливании удается извлечь металл.

И в наше время технологи считают получение родия одной из самых сложных задач. Поэтому нельзя не восхищаться талантом Волластона: действуя, по существу, вслепую, он быстро преодолел все трудности, получил столько металла, что его хватило для тщательной проверки всем, кто этого желал. Это надо особо подчеркнуть, потому что содержание родия в руде составляло лишь доли процента.

Не успели завершиться проверки, утихнуть страсти, как Волластон, уже в качестве секретаря Королевского общества, объявил о новой сенсации, пригласил всех ученых джентльменов заслушать доклад Смитсона Теннанта о еще двух новых элементах, открытых в платиновой руде.

Это было похоже на шутку: не могут же новые элементы выскакивать из этой руды, как из рога изобилия!

Было известно, что Теннант - приятель Волластона, но считать его таким же шутником оснований не имелось. Смитсон Теннант состоял в Королевском обществе с 1785 года, слыл эрудитом и солидным исследователем: доказал в 1797 году, что равное количество алмаза, графита и древесного угля при окислении образуют равное количество углекислого газа и, следовательно, имеют одинаковую химическую природу. Теннант, начав изучение платиновой руды, объединился для этой цели с Волластоном и сосредоточил свои усилия на решении лишь одной задачи, которая на первый взгляд не имела практического значения.

Песчинки, содержащие платину, растворялись в царской водке при длительном кипячении, но обычно что-то оставалось в осадке, и никакие хитрости не помогали перевести это "что-то" в раствор.

Понять, какой минерал порождает нерастворимый осадок, было невозможно: чтобы ускорить реакцию растворения, руду тщательно измельчали, и осадок выглядел безликим.

Вознамерившись выявить его происхождение, Теннант действовал по той же схеме, что Волластон. Он тщательно сортировал руду, собирал однородные песчинки и проверял их на растворимость.

Подозрение, что в осадке остаются "попутные" минералы, вскоре отпало. Оказалось, что даже самый сильный растворитель бессилен против песчинок, серых, с металлическим блеском, очень тяжелых, почти неотличимых от других, содержащих платину и растворимых. Между собой нерастворимые песчинки тоже слегка различались: одни имели стально-серый, другие оловянно-серый оттенок.

Каким только способом не пытался Теннант выявить их отличия от растворимых платиновых и между собой! Успех принесла паяльная трубка. В ее пламени все песчинки чернели, утрачивали металлический блеск, но нерастворимые в отличие от растворимых становились пахучими. Резкий, раздражающий запах напоминал о чесноке, хлоре, но и отличался от них.

Терпеливо нюхая песчинки, Теннант установил, что стально-серые издают сильный запах, а оловянно-серые пахнут еле-еле, а некоторые вообще становились пахучими лишь при сплавлении с селитрой.

Поскольку запах ("осмий" по-древнегречески) явился специфическим признаком и указывал на существование какого-то неизвестного вещества, Теннант решил его так и назвать - осмий.

Резонно предположив, что в песчинках, издающих сильный запах, много осмия, он начал за ним погоню все тем же методом "проб и ошибок". И проб было сделано немало, и ошибок тоже, прежде чем удалось нащупать верный путь: измельченные песчинки удалось сплавить с цинком, а затем с перекисью бария и с помощью царской водки отделить в перегонном аппарате четырех-окись осмия. А из нее был восстановлен оловянно-белый металл, который (как бы удивились алхимики!) оказался тяжелее не только золота, но и платины!

Все попытки расплавить осмий остались бесплодны, и Теннанту пришлось лишь повторить - "nullis igni, nullis artibus"! Он оставил другим решение этой проблемы, а сам занялся песчинками, какие пахли еле-еле, в них осмий, так же как железо и платина, оказался лишь примесью, а что же было главным - этого не знал никто!

Снова сотни проб и ошибок, и, наконец, получен хлорид неизвестного вещества, а из него металл, который по физическим свойствам - цвету, твердости, плотности - похож на осмий, но отличается от него хрупкостью, а главное, своей химической характеристикой. Наиболее приметным было то, что соли этого металла имеют разнообразную многоцветную окраску. Это и определило выбор названия - иридий (от древнегреческого "радуга", "радужный").

Теннант очень убедительно продемонстрировал новые металлы и процессы их получения, но все же, вероятно, споры продолжались бы еще долго, если бы в его поддержку не выступили видные французские химики А. Фуркруа и Л. Вокелен. Они сообщили, что тоже изучали нерастворимый остаток платиновой руды и пришли к выводу о содержании в нем неизвестного элемента. Ему даже дали имя птен - крылатый, но до конца исследование не довели из-за странностей в поведении птена. Теперь ясно, что птен в этих странностях не виноват, потому что его вообще нет, французские исследователи самокритично признали, что приняли за птен смесь двух элементов - иридия и осмия.

Еще один "дубль" в науке, совершенный Смитсоном Теннантом, стал фактом. Лишь незадолго до этого, не без споров, платина была признана членом семейства благородных металлов, а теперь стало очевидным, что она и сама мать целого семейства платиноидов.

В связи с этим в одной из газет вспомнили шутливую истину: у разбогатевшего всегда обнаруживается много бедных родственников.

Подтвердится ли эта истина на примере платиноидов?

Что сулит их открытие?