Девятый знак

Если написано, что машина проехала 1 километр, никто не станет утверждать, что она проехала на метр меньше или на десять метров больше. Но если сказано: машина проехала 1,00 километра, то это означает, что автор утверждения ручается, что указанное им расстояние измерено с точностью до сотых долей километра, иными словами, до десятков метров.

Теперь уже понятно, что величина 1,0000 километра обозначает, что расстояние измерено с точностью до десятитысячных долей километра, или до дециметров. Итак, и нули могут нести большую смысловую нагрузку.

То же самое и в химии. Не безразлично будет сказать, что вещество имеет 100 % или 100,0 % чистоту. В первом случае эта чистота может выражаться также числом, например, 99,6 а во втором — 99,96. Как видим, разница большая.

Было время, когда и химики не очень обращали внимание на эти нюансы, но эти «беззаботные» времена давно миновали.

Есть такая наука геохимия. Занимается она изучением химического состава различных горных пород, минералов, вод морей и рек. Химический анализ минерала — вещь самая обычная. Определяют, сколько какого элемента входит в состав этого минерала, и делу конец. Если сложить процентное содержание всех элементов в минерале, сколько должно получиться? 100 % — тут и гадать нечего. Действительно, химики проделывали тысячи анализов, и если только анализ проводился правильно, то всегда получалось 100 %.

Однако мало кто из этих аналитиков задавался вопросом: а какого «чина», так сказать, эти сто процентов? Можно ли написать 100,0 % или 100,000 %. И вот, когда задумались над этим, оказалось, что только в самых лучших случаях можно писать 100 % (т. е. это, как мы теперь знаем, может быть и 99,91 и 99,66 и т. п.). В подавляющем же большинстве случаев следовало бы писать 99,9 %.

И вот в этой одной десятой процента оказалась бездна чрезвычайно интересных вещей.

Есть такой минерал — цинковая обманка. Во всех учебниках химии можно найти, что это такое: сернистый цинк ZnS. Правильно, так, в основном, оно и есть. Но в чистом сернистом цинке цинка должно быть 67,09 %, в минерале же, как показывает точный анализ, его всего 63,55 %. Серы должно быть 32,91 %, а в обманке — 31,92 %. Сложим эти проценты: 95,47. До ста процентов, как видим, еще далеко. Значит, в минерале есть еще что-то. Это, конечно, неудивительно: разве может природный минерал быть таким же чистым, как химический реактив, специально приготовленный в лаборатории?

Действительно, произведя дополнительный анализ, можно установить, что в нашем образце имеются весьма значительные примеси железа — 1,57 %, кремния — 0,34, марганца — 0,27, кислорода — 0,15, свинца — 0,15, мышьяка — 0,15 и меди — 0,13 %. Перед вами результаты анализа, который не так давно назывался полным.

Но действительно ли он полный? Сложим все эти результаты. Да, анализ почти полный — получилось 99,22 %. На долю чего же приходятся остальные 0,78 %?

Нет надобности дальше утомлять читателя числами. Скажу только, что при весьма тщательном анализе можно набрать еще около семи десятых процента. Эти 0,7 % приходятся на элементы: водород, кальций, кадмий, алюминий, магний, селен, хлор, сурьму, углерод, фосфор, натрий, калий, титан, висмут.

Итак, анализировали цинковую обманку, которая должна состоять из цинка и серы, а нашли уже 23 элемента. Но ведь это не все. Еще остается около 0,1 %. На долю примерно одной десятой процента приходится содержание еще 23 элементов. Я не буду всех их перечислять. Скажу только, что среди них находятся такие, как германий, индий, золото (его в цинковой обманке приблизительно 0,0005 %). Но самое интересное, что эти 23 элемента в сумме опять-таки не дадут ровно 0,08 %. Будет еще и остаток, приблизительно в одну тысячную процента. Чтобы установить, что входит в эту одну тысячную, и пришлось прибегнуть ко всем тем тонким методам исследования, которые были описаны в предыдущих разделах. Оказывается, в этой одной тысячной можно с абсолютной достоверностью установить наличие еще 30 химических элементов.

Всего 76 элементов. Итак, почти вся Менделеевская таблица в одном куске цинковой обманки.

Этот минерал не представляет исключения. Пусть не создастся мнение, что цинковая обманка приведена тут в качестве примера из-за того, что только ей свойственна такая замечательная особенность. Ничего подобного. Опыты показали, что во всех исследованных минералах можно найти ничуть не меньшее количество химических элементов, чем в рассмотренной нами цинковой обманке.

От изучения минералов перешли к другим объектам. Оказалось, что какой бы предмет ни подвергнуть тщательному анализу, будь то кусок мела или коровье молоко, пепельница или молоток, школьная тетрадь или кухонный половник, — всюду можно найти почти все элементы Периодической системы. Как и в случае с обманкой, содержание одних будет составлять десятки процентов, другие будут находиться там в десятых долях процента, а третьи будут лежать за пятым или шестым десятичным знаком: их будет там не более одной стотысячной, а то и меньшей доли процента.

Одна стотысячная процента — это очень мало. Если установлено, что в данной породе, например, содержится такое количество какого-либо элемента, то потребовалось бы переработать десять тысяч килограммов ее, чтобы добыть только один грамм элемента. Вот почему бессмысленно, например, добывать золото из цинковой обманки, хотя присутствие его там установлено с несомненностью.

Совершенно очевидно, что, не обладай химики такими чувствительными методами анализа, нельзя было бы установить этот в высшей степени интересный факт, называемый теперь эффектом повсеместного присутствия химических элементов.

Что и говорить, нужно было достичь виртуозного мастерства, чтобы суметь отыскать и установить содержание элемента, который находится в количестве нескольких десятитысячных или стотысячных долей процента. И это мастерство не пропало даром, потому что умение оперировать с исчезающе малыми количествами вещества принесло науке такие открытия, которые даже через много сотен лет будут называться удивительными. Да, именно удивительными. Самый взыскательный читатель не обвинит меня в неудачно выбранном определении, когда познакомится с проблемами, которым посвящены следующие главы.

Алхимия XX века

Бискайская история

Настоящие алхимики вовсе не сидели в мрачных и низких подвалах: они большей частью работали на воздухе. Это были обыкновенные и зачастую жизнерадостные люди. И даже не у каждого из них была борода. И уж совсем мало кто из них держал у себя в лаборатории такую невеселую вещь, как человеческий череп. Нет, алхимики были совсем не такими, как их любят изображать современные художники!

Не были они и пройдохами, какими их представляют авторы некоторых книг и рассказов о средневековой химии. Никогда жажда к наживе не смогла бы двигать науку, тем более в течение веков. А то, что алхимия была наукой, сомневаться не приходится. Конечно, попадались среди алхимиков и такие, которых прежде всего интересовало золото. Были и просто мошенники, обманывавшие легковерных правителей. В старых книгах и журналах я нашел кучу историй об этих прощелыгах. И надо отметить, что ни один из них не умер своей смертью. Одних вешали, когда открывались их проделки; других после первого же «удачного» опыта казнили короли, боявшиеся, что владелец «секрета» убежит и предложит свои услуги соседнему герцогу; третьих медленно умерщвляла пытками святая инквизиция, справедливо усматривавшая в попытках искусственного изготовления золота покушение на монополию господа бога в такого рода делах.