Можно ли сделать золото? Мошенники, обманщики и ученые в истории химических элементов

В оживленной дискуссии на заседании Бунзеновского общества речь зашла об истинно научной проблеме. Обычно открытие новых элементов вызывало воодушевление. Однако обнаружение столь большого числа радиоактивных элементов привело в конце концов к беспомощности и путанице. Причина состояла в том, что радиоактивные элементы уже нельзя было разместить в периодической системе. Оставались еще пустые клетки, но для радиоактивных элементов места больше не было. Их было слишком много. Уже было обнаружено 25 элементов и лишь первые из них -- уран, радий, полоний, торий, актиний -нашли свои законные места.

"Меня очень беспокоит вопрос, что же теперь делать со всеми этими радиоактивными элементами в периодической системе..."-- высказался профессор Браунер. С ним должны были согласиться все собравшиеся ученые.

Что же, гениально задуманная и многократно подтвержденная периодическая система элементов утратила свою справедливость для радиоактивных элементов? Уж не назревал ли "кризис в химии"? Либо эти новые радиоактивные вещества все же не были элементами? В элементарном характере радиоактивных веществ мало кто сомневался, хотя их превращения и были вначале непонятными. Беспокоило то, что их не удавалось разместить в периодической системе. Большинство открытых радиоактивных элементов распадались очень быстро и всегда образовывались в неизмеримо малых количествах, поэтому нельзя было и думать об определении их атомной массы, этой основы классификации. Несколько лет спустя положение стало еще более безысходным. Сотрудница Хана, физик Лиза Мейтнер, сообщила в сентябре 1909 года на заседании в Зальцбурге о новых продуктах дальнейшего распада. Дебаты грозили стать очень горячими, подобно тем, которые разразились на заседании Бунзеновского общества за два года до этого. Учитывая солидное число полученных радиоактивных элементов, известный физик Генрих Рубенс высказал сомнение: "Очень приятно и радостно, конечно, что семья радия вновь возросла. Однако со временем это становится немного тревожным и спрашиваешь себя, будет ли это размножение продолжаться?.."

Внести ясность смог бы только новый теоретический фундамент. Разрешить вопрос удалось лишь в 1913 году Фредерику Содди теорией изотопии элементов. Согласно ей, один и тот же элемент может состоять из нескольких разновидностей атомов, а именно изотопов, которые имеют различные атомные массы (массовые числа). Некоторые элементы являются чистыми, то есть состоят только из одного рода атомов с твердо определенной атомной массой. Смешанные элементы, напротив, имеют несколько различных по массе изотопов. Изотопы одного и того же элемента химически неразличимы друг от друга, следовательно, их нельзя разделить химическим путем. Однако у них есть вполне определенные физические различия, которые для радиоактивных элементов проявляются в типе распада и в характерном периоде полураспада. Конечно, теперь уже недостаточно было определения атомной массы, чтобы найти место для элемента в периодической системе. Только с введением для каждого элемента еще одной величины -- порядкового номера, позднее названного зарядом ядра, наступил, действительно, "порядок". Водород получил порядковый номер 1, уран как последний элемент - порядковый номер 92, в соответствии с числом электронов в их атоме. Однако оставалось не ясным, почему изотопы одного и того же элемента могут иметь различные массовые числа. Этот вопрос был разъяснен только 20 лет спустя.

Новая теория, которая вскоре была экспериментально подтверждена и дополнена, сразу разрешила имевшиеся проблемы: все открытые в последнее время радиоактивные элементы оказывались разновидностями уже известных элементов. Лишь совсем немногие являлись действительно новыми химическими элементами и, следовательно, могли претендовать на свое место в периодической системе. Радиоактивные эманации были не чем иным, как изотопами благородного газа радона. Радиоторий Хана является изотопом тория с массовым числом 218; открытый им же мезоторий -- изотопом радия с массовым числом 228. Следовательно, и радиоторий и мезоторий не представляют собой новых элементов в первоначальном смысле этого слова; это заблуждение простительно, если вспомнить, что теория атома в то время была еще весьма несовершенной.

Было также найдено объяснение неудачам, постигшим попытки разделения радия и мезотория. Этот процесс был попросту обречен на провал, ибо речь шла практически об одном и том же химическом элементе.

Долгожданная победа

XX век начался барабанным боем, который в 1903 году возвестил о возможности превращения радия в гелий. Однако, если быть исторически точным, то была не первая трансмутация, проведенная в XX столетии. За три года до этого, в марте 1900 года, когда еще почти ничего не было известно о радиоактивных превращениях, химик Фиттика из Марбурга поразил своих коллег удивительной статьей. В ней он с полной серьезностью утверждал, что ему удалось на опыте превратить фосфор в мышьяк. Отсюда Фиттика сделал вывод, что мышьяк вовсе не элемент, то есть его не следует помещать в периодическую систему. Мышьяк на самом деле является соединением фосфора, азота и кислорода: As (PN2O)2O3.

"Такое утверждение просто непостижимо,-- возмущался Клеменс Винклер, который своей оценкой уничтожил "открытие" Фиттики.
– - Уже по меньшей мере тысячу лет получают мышьяк в технике и в больших масштабах переводят его из одного соединения в другое; до сих пор не было никаких сомнений в его элементарной природе. Несомненно, мышьяк действительно является элементом в современном смысле этого слова... Утверждение Фиттики основывается на колоссальной ошибке, и я весьма сожалею, что эту ошибку приходится обсуждать открыто".

А ведь этот Фиттика был не дилетантом, а профессором химии в Марбургском университете. Отто Хан во время своей учебы в 1897/98 годах "имел удовольствие" слушать лекции Фиттики по истории химии. Об этом он оставил нам исчерпывающие сведения, которые как-то характеризуют этого странного ученого. В своих воспоминаниях Хан писал, что Фиттика в лекциях ограничивался оглашением старых алхимических текстов. Очевидно, Фиттика сам не мог избежать влияния этих трактатов. Во всяком случае последние его работы в Марбурге, по словам Хана, касались только собственных опытов по превращению элементов, которые он проделывал в сумеречном состоянии, следовавшем за его эпилептическими припадками.

Винклер прочел первую работу марбургского профессора алхимии и подверг ее уничтожающей критике. Он указал на элементарные огрехи Фиттики: конечно, господин профессор Фиттика совсем не учел, что продажный фосфор содержит мышьяк... И тут гнев известного химика излился на ренегата. Словно Зевс с Олимпа, метал он громы и молнии на неверного подданного: "Создается впечатление,-- возмущался Винклер,-- что в неорганической химии теперь появилась опасная склонность ударяться в спекуляции. Немалой причиной является то, что искусство анализа приходит, к сожалению, в упадок. Я подчеркиваю -- "искусство", ибо между анализами может существовать различие, как между работой скульптора и каменотеса".

Однако ославленный химик не сразу признал себя побежденным. В "Хемикер цейтунг" выпусков 1900 и 1901 годов, которая одна лишь публиковала работы Фиттики, к тому же на видном месте, можно найти несколько сообщений, примечаний, уточнений, принадлежащих его перу. "Да, я действительно позволил себе выполнять алхимические опыты в Институте химии Марбургского университета,-- пытался оправдаться профессор Фиттика.-- По существу, мы сегодня еще алхимики, конечно, не в смысле искусства изготовления золота, а потому, что признаем возможность превращения металлов".

Далее Фиттика сообщал о новых удачных опытах по трансмутации, на манер древних алхимиков: о превращении элемента фосфора в сурьму, а также бора -в кремний. Однако после этого он обиженно отошел от дел, ибо нападки на его персону участились и он вызывал лишь насмешки своих коллег. Даже ссылки на его 28-летний стаж химика уже не могли помочь Фиттике. Его последнее выступление, которое опубликовала "Хемикер цейтунг" в ноябре 1901 года, звучало как заклятие: Фиттика обещал вскоре доказать, что большинство сегодняшних элементов не заслуживают вовсе этого названия! И если не он сам, то другие покажут это.

Однако вернемся к точной науке. Вернемся к Вильяму Рамзаю, который совместно с Содди действительно впервые указал на превращение элементов.

Когда в 1906 году Вильгельм Оствальд посетил англичанина в его лондонской частной лаборатории на Риджент-стрит, Рамзай тотчас же познакомил гостя с результатами своих новых опытов. Оствальд, который приобрел прочную славу как один из основоположников современной физической химии, слушал сообщение Рамзая с возрастающим удивлением. Вещи, излагаемые английским ученым "способны были поднять волосы дыбом у всякого правоверного химика", -- так комментировал Оствальд новейшее открытие своего коллеги в "Хемикер цейтунг" от 24 июля 1907 года в статье под заголовком "Трансмутация элементов".