История о том, как мы дошли до жизни такой, когда наконец поняли, что все вокруг — химия.
Пролог
700 лет назад поэт, переводчик, путешественник, врач, алхимик и человек множества других талантов Арнольд де Вилланова в ходе опытов с лишайником получил вещество, способное изменять цвет в зависимости от кислотности среды. При взаимодействии с кислотой оно окрашивалось красным, со щелочью — синим, а в нейтральной среде оставалось фиолетовым. Позже вещество получило название «лакмус». Слово не только вошло в наш язык как название химического реагента, но и стало нарицательным как обозначение яркого и показательного отношения человека к чему‑либо в его жизни.
Арнольд де Вилланова
Если врачей не хватает,
пусть будут врачами твоими
Трое: веселый характер,
покой и умеренность в пище.
Арнольд де Вилланова «Салернский кодекс здоровья». XIV в.
Помимо изобретения лакмуса, господин де Вилланова был известен как составитель «Салернского кодекса здоровья» — справочника о средневековой медицине и химии. Сочинение было основано на переводах античных и арабских авторов и написано по моде того времени — в стихах. Книгу очень недолюбливала инквизиция: после смерти Арнольда ее предали суду, запретив на несколько лет. В 1480 году «Салернский кодекс здоровья» вновь разрешили к публикации, и с тех пор он был издан более 300 раз на разных языках мира.
В своем сочинении испанский ученый рассказывал не только о ядах, противоядиях и собственно лекарствах, но и о гигиене, режиме труда и отдыха, правильном питании и всем том, что в наши дни называется емкой аббревиатурой ЗОЖ. Некоторые исследователи называют книгу де Виллановы лакмусовой бумажкой, показывающей действительное положение медицины в Средние века: не таким уж темным и страдающим было Средневековье.
Химия как наука изучает вещества, их состав, строение и свойства, а также законы и закономерности превращений (химических реакций), ведущих к изменению состава. Происхождение слова «химия» точно не установлено. По одной версии, оно родственно египетскому слову kemet (), означавшему «черный» и «заключение, завершение», по другой — появилось в Древней Греции, где χυμος означало «сок», «эссенция».
Мы собрали еще несколько историй, которые могут наглядно продемонстрировать, как изменились времена и отношение к химии и как люди пришли к пониманию, что химия — это жизнь.
§ 1. Предалхимия
Слева. Изготовление и ферментация напитков в Древнем Египте. XV в. до н. э.
Справа. Сосуд для хранения кайала. Древний Египет. XIV в. до н. э.
В наши дни с развитием науки все меньше удивляет тот факт, что некоторые открытия были предсказаны заранее. Швейцарский ученый Фриц Цвикке, запатентовавший более 50 изобретений в ракетотехнике и астрофизике, даже создал метод для открытий. По нему все известные об объекте данные помещают в матрицу и начинают комбинировать характеристики, выявляя ранее не известные, но возможные варианты. У наших далеких предков не было представления о матрицах и комбинаторике, но методом тыка им удавалось делать открытия, которые актуальны до сих пор.
Капля в море
Кто, где и когда впервые открыл медь, серебро, золото, свинец, олово, железо и углерод, остается неизвестным. Но первобытные люди активно использовали эти вещества, создавая из них орудия труда, оружие и украшения.
Кристаллы антимонита, из которого добывается сурьма
Сурьма — это простое вещество, которое занимает промежуточное положение между неметаллами и металлами. В наши дни его используют при изготовлении полупроводников, батарей, оболочки кабелей, спичек, лекарств и печатной продукции. Это токсичный элемент, хотя в естественном состоянии он находится и в живых организмах (включая людей). Роль сурьмы для функционирования тела человека при этом пока неизвестна.
В III тысячелетии до н. э. к списку известных на тот момент химических компонентов добавилась сурьма, из которой в древности делали косметику и посуду, а ко II тысячелетию до н. э. — ртуть, применявшаяся в изготовлении красок (в XV–XX веках — и в качестве лекарства).
Кайал — порошок на основе антимонита, которым подводили (сурьмили) глаза еще 4—3 тысячи лет до н. э.
Примерно в X–VI веках до н. э. человечество уже активно использовало цинк и серу: без них не обходились металлургия и пиротехническое дело. Кажется, что знания накапливались буквально по капле — людей больше интересовала практика, а не теория. Например, любой первобытный человек вполне успешно мог использовать реакцию Майяра, обжаривая над костром хобот мамонта, но до объяснения процессов, стоящих за ней, оставались тысячелетия. Или ферментация — ее активно применяли уже 8–9 тысяч лет назад в производстве сыра, овощных закусок и напитков, хотя биохимическую природу процесса описал русский химик Константин Кирхгоф только в 1814 году.
Глаза, подведенные кайалом, на фреске из гробницы в Фивах (1420–1375 гг. до н. э.)
Примером пищи, в которой произошла реакция Майяра, может служить не только жареный хобот мамонта, но и кофе, хлеб, квас, какао, топленое молоко. Эта реакция протекает даже в живых организмах, хотя здесь ее скорость, как правило, достаточно низкая, поэтому ее продукты успевают почти полностью выводиться.
К 1200 году до н. э. относится первый зафиксированный случай дистилляции: некая Таппути, надсмотрщица месопотамского дворца, изготавливала парфюмерию и использовала, по свидетельствам глинобитных табличек, цветы, мирру и дистиллированную воду. Потребовалось еще 1400 лет, чтобы дистилляция стала обыденным делом. В 200 году н. э. жители Римской империи вслед за Аристотелем и Александром Афродисийским, описавшим для современников процесс опреснения морской воды нагреванием, вовсю занимались дистилляцией.
Они нагревали жидкость в закрытом сосуде, и вода, имевшая более низкую температуру кипения, чем растворенные в ней вещества, превращалась в пар и поднималась к вершине сосуда, а более тяжелые компоненты — соль и прочие примеси — оставались внизу. Поднявшаяся вверх вода конденсировалась на стенках сосуда каплями и стекала в отдельную емкость. Так буквально по капле из смеси веществ выдавливалась вода, а в океане людского неведения формировались представления о химии.
Никий Афинский на гравюре Иоахима фон Зандрарта. 1675
О некоторых древних открытиях до нас дошли легенды. Согласно одной из них, художник Никий, живший в Греции в IV веке до н. э., однажды ждал в афинском порту прибытия корабля со свинцовыми белилами, необходимыми для его работы. Но пришедший в бухту корабль с красками внезапно загорелся.
Когда пожар потушили, в трюме обнаружили обгоревшие бочки с ярко-красной краской: свинцовые белила под воздействием высокой температуры изменили химический состав и, соответственно, цвет.
Сегодня свинцовый сурик больше ценят не за цвет, а за его химические и физические свойства. Это вещество используют в производстве обшивки кораблей, аккумуляторов, электрокерамики, хрустального стекла и оптоволокна. Так что есть большая доля вероятности, что свежие экзотические фрукты в ближайший супермаркет были доставлены кораблем, который был покрыт краской, случайно обнаруженной Никием 2400 лет назад.
Свинцовый сурик часто использовался в средневековых манускриптах в буквицах и миниатюрах («Всеобщая хроника». Альфонс Х Мудрый. XIII в.)
Выведенная на чистоту
Дистиллированная вода — это практически чистая H₂О, без всяких естественных примесей. Максимум, что в ней можно найти, — это ионы и атмосферные газы (кислород, аргон, углекислый газ). В настоящее время такую воду применяют в лабораториях для очистки инструментов и оборудования, создания реактивов, лекарств, питательных сред, где выращивают штаммы культур. Химический состав дистиллированной воды делает ее физические свойства отличными от привычной нам питьевой воды: она закипает при 110 °C, а замерзает при –10 °C.
Бюст Зосимы Алхимика. III в.
На поток дистилляцию воды поставил греко‑египетский ученый Зосима Панополитанский еще в IV веке. Аппарат для дистилляции его конструкции пользовался успехом на протяжении всей эпохи Средневековья. Ученый считался одним из первых алхимиков, а потому так и вошел в историю под незамысловатым прозвищем Зосима Алхимик. В его сочинениях встречается одно из первых упоминаний слова «химия» — так он называл тайное искусство, которое передали людям влюбившиеся в них падшие ангелы.
Дистилляционный аппарат Зосимы Алхимика. Иллюстрация из византийской рукописи XV в.
Это искусство состояло в знании «состава вод, движения, роста, воплощения и развоплощения, извлечения духов из тел и связывания духов внутри тел».
Нахимиченная хронология: с чего все начиналось
Фигурка месопотамской женщины. 1000–500 гг. до н. э.
1200 до н. э.
Зафиксировали первый случай дистилляции — в исполнении надзирательницы дворца Таппути‑Белатекаллим.
Таппути часто называют первым химиком в истории науки.
450 до н. э.
Древнегреческий ученый и врач Эмпедокл развил концепцию о том, что все сущее состоит из четырех первичных элементов: земли, воздуха, огня и воды.
По его теории кости состоят из двух частей воды, двух частей земли и четырех частей огня. Так что каждый может сказать про себя: «Да я просто огонь!»
440 до н. э.
Древнегреческий ученый Демокрит Абдерский разработал теорию атомов.
Демокрит. Иоганн Морельсе. 1630
Весь мир, как утверждал Демокрит, состоит из крошечных неделимых частиц, которые получили название «атом» (от др.-греч. ἄτομος «неделимый, неразрезаемый»). Правда, в 1897 году физик Джозеф Томсон установил, что атомы все‑таки делятся. Сейчас считается, что атомы состоят из электронов, протонов и нейтронов. А в 1964 году физики заговорили о еще более мелких компонентах — кварках.
360 до н. э.
Философ и ученый из Древней Греции Платон написал трактат «Тимей», считающийся одним из первых научных химических сочинений.
Александр посещает Платона в его горной пещере. Индия. XVI в.
Платон утверждал, что мельчайшие частички, из которых состоят стихии, имеют определенную неизменную форму. Например, частички огня выглядят как крошечные пирамидки (тетраэдры), а земли — как кубы. В том же сочинении ученый рассказал и о легендарной Атлантиде с ее печальной судьбой.
§ 2. Алхимия
Слева. «Алхимик в своей лаборатории» (фрагмент). Давид Тенирс младший. XVII в.
Справа. Люди тщетно ищут алхимическую «белую» (ртутную) воду в земле и на деревьях. XVII в.
Диоклетиан. Рисунок с римской монеты. 1645
Хотя алхимия кажется чем‑то свойственным только средневековой Европе, она возникла в Египте и как явление просуществовала до XX века. Все началось почти 2300 лет назад с того, что римский император Диоклетиан, уверенный в том, что знание — это сила, решил ослабить влияние египетских провинций своей империи. Он повелел собрать и уничтожить все записи Египта, которые объясняли, как добывались и производились главные богатства региона — золото и серебро. Местные ученые, ставшие перед таким вызовом судьбы, тут же начали искать новые пути получения драгоценных металлов, а заодно и философского камня, который должен был облегчить этот процесс. Алхимики так и не нашли заветного волшебного вещества, но сделали массу других открытий, без которых наш мир был бы гораздо беднее.
Дело тонкое
Алхимикам Ближнего Востока мы обязаны появлением аптек и множества гигиенических средств. Первая в мире аптека открылась в VIII веке в Багдаде — столице Арабского халифата. Арабы ввели правила приготовления лекарств, изобрели перегонный куб, описали процесс экстракции, применили фильтрацию. Они же открыли несколько важных минеральных кислот, включая соляную.
«Фокус-покус, или Поиски философского камня». Томас Роулендсон. 1800
Обнаружение соляной кислоты приписывают математику, астроному, врачу и алхимику Джабиру ибн Хайяну, известному в Европе под именем Гебер. Он написал несколько десятков сочинений, остававшихся актуальными почти 900 лет. Среди наиболее живучих теорий Гебера была идея о том, что золото и серебро получаются при соединении ртути и серы в разных пропорциях. По его мнению, добавление к этим двум компонентам неких «медикаментов» или «эликсиров» могло ускорить процесс получения драгоценных металлов. В поисках тех самых эликсиров Гебер провел десятки лабораторных опытов. Во время одного из них он подверг сухой перегонке смесь медного купороса и поваренной соли и получил соляную кислоту: на дворе стоял 800 год.
Гебер на открытке «Мясного экстракта Либиха» из серии «Знаменитые химики». 1929
Соляная кислота в качестве пищевой добавки обозначается кодом Е507.
Соляная кислота — важный компонент, который используют в нефтяной и металлургической промышленности, медицине, гастрономии. Она необходима для производства сельтерской (содовой) воды, фруктозы, желатина, лимонной кислоты и других продуктов. И в некотором роде производство соляной кислоты — настоящая золотая жила, так что древние алхимики со своей мечтой о золоте преуспели, пусть и немного иначе, чем предполагалось.
Идеальное преступление
Соляная кислота (она же хлороводородная кислота, HCl) — едкое неорганическое вещество, с легкостью растворяющее металлы, включая железо, алюминий и магний. Потому в наши дни соляную кислоту перевозят с исключительными мерами безопасности в стеклянной, пластиковой или металлической таре с защитным слоем. Ее запрещено провозить с пищевыми продуктами или на борту самолетов.
Меж тем каждый человек на воздушном лайнере нарушает этот запрет и проносит с собой соляную кислоту: она естественным образом вырабатывается париетальными клетками в человеческом организме и является частью желудочного сока. Главные функции соляной кислоты — переваривание белковой пищи, активизация работы ферментов и антибактериальная очистка пищи. Концентрация кислоты в желудке составляет всего 0,4–0,5%, но этого количества достаточно для того, чтобы переварить бритвенное лезвие за неделю. Внимание: не проверяйте этот факт на опытах!
Западный обход
Хотя нам представляется, что Средние века были временем темным, неуютным и никак не располагающим к путешествиям, множество людей все‑таки переезжало из страны в страну в поисках знаний и новых идей. Так, в X–XI веках философия арабских алхимиков проникла в Европу и нашла там отклик: мысль получить философский камень, способный подарить богатства и бессмертие, оказалась такой же заразительной, как чума. Это сходство подкрепляется еще тем, что местные религиозные власти стремились избавиться от алхимиков, а в 1317 году папа римский Иоанн XXII объявил всех адептов учения еретиками со всеми вытекающими, вернее, горящими отсюда последствиями. Поэтому в Европе все исследования проходили на нелегальном положении, что не помешало открыть мышьяк, висмут и фосфор, а также сделать массу технических усовершенствований.
Инструменты алхимика. Эскиз печи с сосудами внутри и рисунок печи — слева. Двойная печь с присоединенными стеклянными сосудами — справа. Вячеслав Калиба. 1933
Так, немецкий алхимик Альберт Великий днем преподавал богословие в Парижском университете, а по вечерам проводил опыты с «адским камнем», как тогда называли ляпис (нитрат серебра), который до сих пор используют в медицине для прижигания ран и лечения бородавок. Он же открыл мышьяк, ставший неизменным героем множества детективов. Василий Валентин — легендарный земляк Альберта Великого — одним из первых описал висмут, у которого период полураспада больше, чем возраст Вселенной. Без висмута немыслимы современные ядерная энергетика и производство лаков для ногтей. Хенниг Бранд из Гамбурга, родившийся в бедной семье, но сделавший карьеру из солдат в купцы, в один из моментов пытался быть врачом и алхимиком и проводил опыты по получению золота, в итоге получив фосфор. Бранд достаточно быстро сделал состояние на новом компоненте.
Альберт Великий на открытке «Мясного экстракта Либиха» из серии «Знаменитые химики». 1929
А Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (он же Парацельс), алхимик из Швейцарии, доказал: «Все есть яд, и все есть лекарство. Только доза делает лекарство ядом и яд — лекарством» — и заложил основы современной фармакологии.
Портрет Парацельса. Квентин Массейс. 1650
Жизнь Парацельса — еще один пример того, как мы порой неверно оцениваем людей из прошлого. Он получил медицинское образование и стал хирургом в 16 лет. Во время работы военным медиком участвовал во многих кампаниях, а после путешествовал уже как ученый, посетив Францию, Англию, Испанию, Португалию, Скандинавские страны, Трансильванию, Венгрию, Польшу, несколько стран Азии и Африки, а также Россию. В 1521 году ученый прибыл в Москву из Константинополя с греческими и итальянскими зодчими, инженерами и медиками по приглашению московского князя Василия III. Однако 30 июля 1521 года Кремль захватили войска Крымского ханства, и Парацельс попал в плен вместе с москвичами. Вернувшись в Европу, ученый вскоре получил приглашение от герцога Баварского, перебрался в Зальцбург, где внезапно скончался. На тот момент ему было всего 48 лет.
Шаг за шагом алхимики создавали на практике и в теории основу для появления химии как науки.
Холодное лето 1816‑го
В 1816 году в Европе наступил «год без лета», когда из-за извержения вулкана Тамбора в Индонезии над Евразией образовалось облако пепла, не пропускавшее солнечные лучи и снизившее температуру до критических отметок.
Юстус Фрайхерр фон Либих. Фотография. 1866
В тот год юный Юстус фон Либих из Германии, наиболее пострадавшей от погодных изменений, задумался о том, чтобы сделать еду доступной для всех. Спустя годы он выучился на химика, но не оставил свою идею и в ходе долгих лабораторных исследований в 1847-м придумал метод создания говяжьего экстракта для тех, кто не мог позволить себе полноценный прием пищи. По задумке Либиха экстракт готовился так, чтобы его можно было брать с собой в путешествия, спокойно доставлять в отдаленные места, где есть нуждающиеся, или использовать как средство для восстановления сил после болезней. Выглядел экстракт не очень привлекательно — черная патока в бутылке из непрозрачного стекла. Особо дешевым продукт тоже не был: для производства 1 кг экстракта требовалось 30 кг мяса. К тому же он подвергался критике за свои вкусовые качества, но это не остановило Либиха, который стал продвигать изобретение, договариваясь о его рекламе с издателями кулинарных книг. А еще он выпустил серию коллекционных открыток со своим продуктом.
Реклама «Мясного экстракта Либиха». 1890
Уже после смерти изобретателя «Мясного экстракта Либиха» его последователи продолжили выпускать тематические рекламные открытки. Одна из их линеек была посвящена химикам, чьи открытия значительно облегчили жизнь людей.
Химики Лавуазье и Бертолле на открытке «Мясного экстракта Либиха» из серии «Знаменитые химики». 1929
Нахимиченная хронология: что было до появления химии
815
Арабский алхимик Джабир ибн Хайян (он же Гебер) разработал экспериментальную химию и описал винную, лимонную, уксусную кислоты, а также царскую водку.
Царская водка — от лат. aqua regia — смесь азотной (HNO3) и соляной (HCl) кислот, способная растворять даже золото. Ее назвали так потому, что изначально кислоты считали водой (или, как ее уменьшительно‑ласкательно называли в древности, водкой), а растворять она могла царский металл — золото.
Лиса — алхимический образ царской водки на фрагменте гравюры из «Книги двенадцати ключей» Василия Валентина. 1678
900
Персидский ученый Мухаммад Ар‑Рази описал методы экстракции, а также процесс получения серной кислоты.
Он же впервые предпринял попытку классификации химических веществ (до открытия Дмитрия Менделеева оставалось 969 лет).
1530
Швейцарский врач Парацельс одним из первых заявил, что цель «химии» — это не поиск философского камня для производства золота, а создание снадобий, способных помочь с разными недугами.
Свои взгляды Парацельс воплощал в жизнь тем, что начал активно разрабатывать лекарства на основе неорганических компонентов и способствовал победе над чумой.
Обложка «Начала химии» издания 1650 года
1610
Французский ученый Жан Беген опубликовал 70‑страничный труд Tyrocinium chymicum («Начало химии»), который считается первым учебником химии.
Средневековые пираты из Кельна размножили издание, и ученому пришлось выпустить новую версию. К ней он добавил описание разных лекарств. В версии книги 1615 года было приведено одно из первых в истории химических уравнений. Весь XVII век сочинение Бегена было бестселлером, и к концу столетия насчитывалось уже 500 страниц исправленного и дополненного текста.
§ 3. Химия
Слева. «В лаборатории». Генри Александер. Ок. 1886
Справа. Дмитрий Менделеев на картине Ильи Репина. 1885
В конце XVII века открытия словно поставили на поток: мир менялся настолько быстро и, кажется, безвозвратно, что это время называют периодом научной революции. За сотни лет исследователи насобирали практических и теоретических знаний, которые позволили открыть принцип инерции, магнитные полюса Земли, существование микроорганизмов, создать логарифмическую линейку, систему координат с иксом и игреком и вычислительные машины, а также измерить скорость света и положить начало современным естественным наукам в том виде, какими мы знаем их сегодня. И химия родилась именно тогда.
Просто Бойль
Историю с лакмусом, открытым в качестве реагента в XIV веке Арнольдом де Виллановой, продолжил известный химик и физик Роберт Бойль. В 1667 году он придумал удобный и эффективный способ его применения, пропитав фильтровальную бумагу отваром лишайника. Такие бумажки в качестве индикатора используют и по сей день, хотя ученый вписал свое имя в историю науки другими достижениями.
Роберт Бойль
Бойль был сооснователем Лондонского королевского общества (в которое был принят в свое время и Дмитрий Менделеев) и одним из директоров Ост‑Индской компании, имел степень почетного доктора физики Оксфордского университета и активно выступал против многих идей алхимиков.
Эксперименты Бойля настолько опередили время, что его теории нашли подтверждение спустя годы и столетия.
Книга Бойля «Скептический химик, или Химико-физические сомнения и парадоксы, затрагивающие спагиристические принципы, обычно называемые ипостатичными; как они обычно определяются и отстаиваются большинством алхимиков», 1661 г. В форме диалога «Скептический химик» представляет гипотезу Бойля, что материя состоит из атомов и кластеров атомов в движении и что каждое явление (phenomenon) было результатом столкновений частиц в движении.
Например, ученый экспериментировал с разреженным газом и сформулировал один из основных газовых законов, который гласит, что при постоянных температуре и массе газа произведение давления газа на его объем постоянно. Впоследствии эту зависимость назвали законом Бойля — Мариотта: Роберт Бойль установил ее экспериментально, а Эдм Мариотт независимо переоткрыл 17 лет спустя.
Тест на кислотность среды с современным вариантом лакмусовой бумаги
Бумага окрашивается в красный в кислой среде, фиолетовый — в нейтральной, синий — в щелочной. В зависимости от использованного для индикации вещества могут быть и иные варианты, потому каждый набор бумаги сопровождают расшифровкой.
А еще в ходе многочисленных опытов ученый убедился, что соли в смешении со льдом или снегом производят охлаждение и при этом обращаются в жидкость — об этом фокусе мы подробнее рассказываем на стр. 118.
Химическая лаборатория и ее работники. Внизу символы элементов предположительно организованы в протопериодическую таблицу. Гравюра Робера Бенара. Ок. 1762-1773
Новый порядок
Александр Шанкуртуа
О Периодической системе химических элементов знают все, у кого за плечами есть средняя школа, даже если в обычной жизни они неимоверно далеки от химии в научном смысле. История о том, как русский ученый Дмитрий Менделеев создал свою систему во сне, столь же далека от истины, как и рассказ о яблоке, упавшем на голову Ньютону. И Дмитрий Иванович, опубликовавший свой вариант систематизации элементов в 1869 году, был далеко не первым, кто стремился упорядочить имевшиеся в ту пору сведения.
«Земная спираль» Шанкуртуа
Возглавляет этот список, скорее всего, персидский алхимик Мухаммад Ар‑Рази с его попыткой в 900 году.
В 1862 году Александр Шанкуртуа, геолог и химик из Франции, попробовал объединить все известные ему элементы по атомным массам в единую таблицу, названную «земная спираль». Но при этом в его логике кислород (О), сера (С) и титан (Ti) попадали в одну группу.
Джон Ньюлендс
Спустя пару лет английский химик и музыкант Джон Ньюлендс предложил вариант компоновки элементов по принципу октав. Он представил Лондонскому химическому обществу доклад «Закон октав и причины химических соотношений среди атомных весов», где, в частности, утверждал, что есть в периодичности элементов некая гармония, схожая с той, что порождают правильно подобранные ноты. Доклад обсмеяли. Через 20 лет Ньюлендс все‑таки получил известность и почет как специалист в сахарной промышленности и даже вытребовал себе в награду медаль Дэви «За чрезвычайно важные открытия в любой области химии», но коллеги продолжали посмеиваться над ученым за его попытки услышать музыку в химии. А зря, ведь спустя полтора века оказалось, что Джон Ньюлендс был прав: химическим элементам совсем не чужда музыкальная гармония.
Одна из первых версий таблицы в рукописи 1869 года.
В 2015 году чешский исследователь из Технического университета Брно Иржи Суханек начал разработку программного обеспечения, которое преобразовывало спектральные линии атомов химических элементов в звуки. Проект получил название Atom tone («Атомный тон») и базировался на том, что каждый химический элемент имеет уникальный световой спектр с неповторимой частотой, которой может соответствовать частота звуковой волны. После долгих расчетов Суханек «озвучил» фтор, углерод, галлий и прочие элементы из таблицы Менделеева. А позже исполнил полноценную музыкальную композицию, которая в 2018 году получила приз «За выдающиеся достижения в области звукового искусства и звукового дизайна» на международной сонологической конференции Klingt gut! в Гамбурге. По словам Иржи, его мечта — создать в горах электронную установку, которая бы работала автономно не менее 500 лет, зарастая мхом и лишайником.
Первые версии таблицы Менделеева 1869 года были вертикальными. Привычную нам горизонтальную компоновку ученый предложил уже в следующем, 1870 году, но вертикальные продолжали существовать параллельно до конца XIX века.
К 150‑летию Периодической системы на сайте НИИ скорой помощи им. Склифосовского разместили интерактивную таблицу, показывающую, как элементы используются в современной медицине.
Нахимиченная хронология: становление науки и наши дни
1660
Началась история современной химии.
Этот момент связывают с работой английского ученого Роберта Бойля The Sceptical Chymist («Скептический химик»), где он рассуждал об атомах, молекулах и химических реакциях.
1766
Британский химик и физик Генри Кавендиш открыл водород.
Водород (H, от лат. Hydrogenium) — одно из самых распространенных веществ во Вселенной: по разным оценкам, он составляет около 75% ее массы. При сверхвысоком давлении может становиться твердым.
1771 – 1774
Швед Карл Шееле и британец Джозеф Пристли открыли кислород.
O₂
Название открытому элементу, которое дошло до наших дней, дал третий ученый — француз Антуан Лавуазье. Он взял за основу способность кислорода создавать кислоты, отсюда и произошло название Oxygenium (от греч. ὀξύς — «кислый» — и γεννάω — «рождаю»).
Простая молекула кислорода состоит из двух атомов (O₂), его модификация — озон — имеет 3 атома вещества (O₃). Озон, в отличие от своего более простого собрата, обладает голубоватым оттенком и выраженным ароматом. Дмитрий Менделеев определил его как «раковый», хотя чаще аромат озона описывают как металлический. Как и кислород, озон можно получать искусственным и естественным методами. Самый большой природный генератор озона в мире — это устье реки Кататумбо, впадающей в озеро Маракайбо (Венесуэла). Здесь в год может быть около 200 грозовых дней, а частота появления молний — порядка 28 штук в минуту.
1805
Французский физик и химик Жозеф Гей‑Люссак расшифровал формулу воды. Правда, записывать ее как H₂O стали несколькими годами позже.
История повторяющихся открытий воды и всего, что с ней связано, — в нашем коротком обзоре.
1814
Шведский врач и химик Йёнс Якоб Берцелиус сформулировал правила записи химических элементов.
Берцелиус также вписал все известные на тот момент вещества в таблицу, основанную на атомном весе. Это был прообраз Периодической системы Менделеева. А еще именно он ввел в научный оборот термин «органическая химия», предложив ученым в ее рамках исследовать компоненты животного и растительного происхождения.
1827
Английский врач и натурфилософ Уильям Праут придумал классификацию, известную как БЖУ (белки, жиры, углеводы).
Немецкий химик Адольф Герман Кольбе создал искусственную уксусную кислоту из неорганических компонентов.
Открытие искусственной уксусной кислоты произвело бум в фармакологии, пищевой и химической промышленности. Сегодня ее используют для производства лекарств, косметических средств, продуктов питания, красок. Одно из применений — в печати, так что без изобретения господина Кольбе наш журнал мог бы выглядеть иначе.
1869
Дмитрий Менделеев, русский ученый-энциклопедист, чьи интересы были связаны не только с химией и физикой, но и с экономикой и воздухоплаванием, опубликовал свою Периодическую систему химических элементов.
Одно из главных преимуществ таблицы Менделеева заключалось в том, что она помогала предсказывать открытия неизвестных ранее химических элементов. С момента публикации Периодической системы было открыто более 50 химических элементов. В честь ученого назвали радиоактивный элемент менделевий, синтезированный в 1955 году. Его получают при помощи альфа-излучения, которому подвергается эйнштейний (открыт в 1952 году) в установках ускорителей частиц. Менделевий используется только в научных исследованиях, но это пока.
1894 – 1898
Шотландско-британский физик и химик сэр Уильям Рамзай открыл инертные газы: аргон, гелий, криптон, неон, ксенон. За что получил Нобелевскую премию по химии в 1904 году.
Инертные газы, современный список которых состоит из 8 элементов, широко используются в быту. Например, ими наполняют упаковки с продуктами: они предотвращают окисление пищи, тормозят рост вредных микроорганизмов, увеличивая срок годности товаров.
Мария и Пьер Кюри в своей лаборатории
1898
Французские исследователи Пьер Кюри и Мария Склодовская‑Кюри выделили радий и полоний: так начался этап изучения радиации.
Мария Склодовская‑Кюри была не единственной, но, пожалуй, самой известной среди женщин‑химиков. Впрочем, история науки еще помнит Юлию Лермонтову, ставшую одной из первых женщин‑химиков в России и способствовавшую развитию нефтехимической промышленности.
1903
Русский ботаник и физиолог Михаил Цвет создал метод хроматографии, «разъединяющий молекулы и объединяющий людей».
Американский молекулярный биолог Джеймс Уотсон и британский биофизик Фрэнсис Крик описали структуру ДНК, основав такое направление, как молекулярная биология.
Эпилог
Слева. Биолог Иван Мичурин в своем кабинете в представлении нейросети.
Справа. Грегор Мендель возле Венского университета в представлении нейросети.
Химические открытия, которые начали делать в глубокой древности, продолжаются. Уже в наши дни появилась протеомика — междисциплина на стыке химии и биологии, занимающаяся изучением строения и функционирования белков. В ее рамках были проведены исследования по использованию зеленого флуоресцентного белка (ЗФБ), полученного из медуз. За эту работу в 2008 году американские ученые Осаму Симомура, Мартин Чалфи и Роджер Тсьен получили Нобелевскую премию по химии. Но дело не закончилось исключительно миром науки: физик и скульптор Юлиан Фосс‑Андре посвятил ЗФБ несколько скульптур, а ученые‑генетики стали использовать его для своих опытов с ДНК разных биологических видов. А все потому, что химия — это жизнь. Именно она помогла создать наш и прочие биологические виды. Но это уже совсем другая история, о которой мы поговорим в следующем номере.
Продолжение следует. Осенью — о том, как чешско-австрийский монах-августинец сделал великие открытия в науке, и другие истории, полные парадоксов.
