В клетке. 0,0016 — много или мало?.

0,0016 — МНОГО ИЛИ МАЛО?.

Это было первое звено в длинной цепи загадок удивительного газа, цепи, разорвать которую удалось лишь полтора столетия спустя ценой редких в истории науки усилий. Нэвендиш стал первой „жертвой" наварного элемента. Мог ли этот незаурядный учёный подозревать, что, кроме кислорода, азота и углекислого газа, в воздухе содержится ещё один неизвестный газ? Мог. Л вот — не догадался.

В 1892 году английский химик и физик Рэлей опубликовал в журнале «Природа» письмо. И сегодня, более 70 лет спустя, в каждой строке этого письма можно уловить недоумение его автора и обыкновенную человеческую усталость.

«Я очень удивлён недавними результатами определения плотности азота, — писал учёный, — и буду признателен, если кто-либо из читателей сможет указать причину».

Все началось с того, что Рэлей включился в спор о гипотезе Проута. Это была знаменитая дискуссия XIX века. Целочисленные атомные веса элементов или нет?

Безобидный вопрос, не правда ли? Но вот уже полвека кипят страсти в научных кругах.

— Да! — категорически утверждают одни.

— Нет! — пылко возражают другие.

По меньшей мере два поколения естествоиспытателей состарились в дискуссиях вокруг этой проблемы. Всякое бывало в спорах: яростные нападки и взаимные обличения; неразумные оскорбления и искренние примирения; редкие уступки и излишняя горячность.

Бывало и похуже. Случалось, что полемика об атомных весах, начавшись вечером в чопорных стенах какого-нибудь старинного немецкого университета, заканчивалась на рассвете дуэлью в ближайшем лесу. До убийства, конечно, дело не доходило. Но шрамы свои участники поединков носили гордо — как свидетельство научной непримиримости.

Сухой и замкнутый Рэлей не принимал участия в этих бесплодных спорах. Настоящий учёный, он предпочёл уединиться в лаборатории Кембриджского университета, которая— игра случая! — носила имя Кэвендиша.

Тщетно воинственные оппоненты из Германии пытались вызвать Рэлея на научный спор.

«Нет уж, господа, — добродушно отписывался тот, — разделим наши функции: дуэли вам, а мне эксперимент».

А экспериментатором Рэлей был блестящим. Вот и сейчас он возится с азотом. Почему с ним? Разве нельзя определять атомный вес ка-кого-либо другого, более доступного газа?

Ведь получить чистый азот и впрямь нелегко: надо приготовить очень чистые соединения этого элемента, например, азотнокислый аммоний или мочевину, а затем уже выделить оттуда азот, да так, чтобы в него не попали примеси других элементов.

Но пока все идёт как нельзя лучше. Азот, выделенный из любого химического соединения, безразлично — органического или неорганического, имеет абсолютно одинаковую плотность: литр его весит 1,2505 грамма. А следовательно, постоянен и атомный вес азота, независимо от того, из какого соединения он добыт. Впрочем, так и должно быть.

... В тот день Рэлей приступил к работе в радужном настроении. Радоваться действительно есть чему: эксперименты идут к концу, все прекрасно согласуется друг с другом. Остался лишь один, последний опыт: определение плотности азота, добытого не из соединений, а из воздуха.

Получение чистого азота из воздуха — нелёгкая задача, но умелый экспериментатор Рэлей с ней справляется споро. Для этого надо прогнать воздух над раскалённой медью —  она свяжет весь кислород. Затем газ следует несколько раз пропустить через раствор щелочи, которая жадно соединяется с углекислым газом. Небольшое количество водорода, содержащееся в воздухе, отлично поглотит мелкораздробленная платина. Что осталось ещё? Пары воды? Ну, их отлично удержит пятиокись фосфора.

Вот и все. Получен чистый азот. Сейчас он будет взвешен— и работа закончена. Можно будет славно отдохнуть. И уже никто не будет придавать значение вздорным утверждениям Проута, что атомный вес элемента зависит от того, из какого соединения элемент добыт.

Вот колба с азотом помещается на весы, сейчас стрелка покажет, как и в прошлые разы, 1,2505. И можно ставить точку в лабораторном журнале.

Однако, как это ни странно, весы показывают на шестнадцать десятитысячных доли грамма больше: 1,2521.

Досадно. Очевидно, азот был очищен недостаточно тщательно. Надо повторить опыт ещё раз... Но стрелка снова останавливается на делении 1,2521. Что ж, придётся проделать третий опыт.

— Нет, нет, не говорите мне о времени! — сердито отзывается Рэлей на напоминания лабораторного служителя о том, что уже глубокая ночь, что и не мешало бы мистеру Рэлею идти отдыхать.

Но и в третий, и в четвёртый раз (истинный экспериментатор— это прежде всего терпение и упорство), и в пятый, и в шестой (и он обязан, если понадобится, забывать о часах), и в седьмой, и в восьмой раз (должно же оно наконец получиться!), и в десятый, и в двенадцатый стрелка весов застывает все на одном и том же проклятом делении: 1,2521.

Именно в этой удручающей сходимости результатов доказательство того, что эксперимент проведён правильно. Но уж лучше бы он оказался ошибочным! Ведь такого не может быть, не может!

В кэвендишевской лаборатории результаты этих опытов обсуждались с горячностью, никак не вязавшейся с представлениями об английской флегматичности. И если дело не дошло до дуэлей, то причина здесь отнюдь не в научном равнодушии кэвендишевцев, а в традициях Кембриджа, не допускавших подобного решения научных споров.

Но Рэлей не засиживается на этих дискуссиях. Он предпочитает работать в лаборатории. Варьирует детали эксперимента, совершенствует приборы и думает, думает, думает...

А разгадки всё нет...

Вот тогда-то и появилось письмо в «Природу»...

Не часто прибегают учёные к такому публичному оповещению о своём бессилии разобраться в интересующей их проблеме. Чтобы во всеуслышание заявить об этом, надо быть большим учёным и большим человеком.

Вспомним с признательностью Рэлея. Он был большим учёным и большим человеком. Он не испугался досужих перемолвок, не побоялся разделить славу возможного открытия с другим исследователем.

Этим другим исследователем стал соотечественник Рэлея— химик Уильям Рамзай. Прочтя обращение Рэлея, он в.тот же день пишет ему, что, по-видимому, догадывается, в чем здесь дело. Вероятно, в воздухе присутствует какой-то неизвестный газ, который утяжеляет атмосферный азот. Надо попытаться выделить этот газ, и тогда все прояснится.

Нам, конечно, непонятно, почему к этой простой мысли Рэлей не мог прийти сам. Но не будем уподобляться тому печально известному гимназисту, который, впервые посмотрев на сцене «Гамлета», воскликнул:

«И это все? А говорят: «Шекспир, Шекспир!» Я бы сам написал не хуже, если бы только до этого додумался!»

Незамысловатость идеи Рамзая кажущаяся. Все большие открытия просты по своей сути.

В своём письме Рамзай просит у Рэлея разрешения присоединиться к исследованиям над заинтересовавшей его загадкой атмосферного азота. Разумеется, Рэлей отвечает согласием. Он рад союзу с одним из наиболее видных учёных Англии. Конечно, он немедленно попытается проверить интересное предположение Рамзая и надеется, что его коллега не замедлит заняться тем же.

Исследователи пошли разными путями. Рамзай, получив из воздуха азот, попытался отделить его от неизвестной примеси, связывая азот раскалённым магнием. Рэлей же...

Но тут нельзя не подивиться причудливой игре случая.

Рэлей долго размышлял над тем, каким образом ему лучше всего связать азот. Наконец новый путь найден: было решено пропускать через воздух, освобождённый от углекислого газа, электрические искры. При этом образуются окислы азота, которые можно легко поглотить многими веществами.

Так, сто лет спустя английский исследователь пошёл дорогой Кэвендиша, ничего не зная об этих его работах. Это было тем более забавно, что Рэлей, как мы помним, работал в лаборатории, носящей имя Кэвендиша. Но не Рэлея же упрекать за то, что его предшественник не опубликовал результаты своих опытов по «дефлогистированию» воздуха!

И надо же случиться такому! Как раз в разгар опытов по разделению смеси азота и неизвестного гипотетического газа в лабораторию ворвался коллега Рэлея физик Дьюар (изобретатель сосудов, названных его именем). Разбирая архив Кэвендиша, Дьюар натолкнулся на дневники, в которых описывался злополучный двадцатидневный эксперимент.

То-то было смеху в лаборатории! Рэлей добродушно подшучивал над самим собой. Тем более, что для хорошего настроения были все основания. Следуя каждый своим путём, Рэлей и Рамзай выделили по нескольку кубических сантиметров неизвестного газа.

Открытие нового элемента было несомненным. Однако прошло немного времени, и весёлый смех в лаборатории имени Кэвендиша сменился озабоченным и недоуменным шёпотом: новый газ стал выкидывать такие «коленца», которые озадачили видавших виды исследователей.

Впрочем, ни Рэлей, ни Рамзай не знали, что еще много загадок задаст научному миру этот газ, — загадок, перед которыми спасует не одно поколение его будущих исследователей.

Источник: Юрий Фиалков