Как были открыты химические элементы - Дмитрий Николаевич Трифонов

содержащий редкие земли. Его нарекли в честь горного инженера В. Е. Самарского. Американский же минерал оказался идентичным уральскому.

Значение данного события трудно переоценить. Самарскит появился во многих химических лабораториях. Он устранил былую острую нужду в редкоземельных препаратах. Когда в руках ученых оказывается больше исследовательского материала, они вправе рассчитывать на постановку более тщательных исследований. А достигнутые результаты проще проверять и воспроизводить. Самарскит оказался подлинной фабрикой новых РЗЭ.

И наконец, к концу 70-х годов ученые достаточно хорошо освоили спектроскопический метод. Он все более властно начал вмешиваться в процесс открытия РЗЭ. Но и здесь немалыми оказались «издержки производства»: ведь спектры отдельных РЗЭ также похожи друг на друга, как и химические свойства этих элементов.

КОНЕЦ «ДИДИМА», «САМАРИЙ», НЕОДИМ И ПРАЗЕОДИМ

«Дидим» — это, пожалуй, одно из самых удивительных явлений в истории открытия РЗЭ. Ведь именно установление его бесподобного химического сходства с лантаном окончательно убедило ученых, что химия РЗЭ представляет собой совершенно особую область во всей неорганической химии. К «дидиму» долгое время питали большое доверие. Листая журналы по химии за 40–70-е годы прошлого столетия, нельзя найти сколь-либо достойных внимания высказываний, что «дидим» является сложным.

Д. И. Менделеев внес символ Di в периодическую систему и описывал «дидим» как полноправный химический элемент. А ведь к РЗЭ великий русский ученый относился с настороженностью; так, например, существования тербия он совсем не признавал.

Конец «дидиму» принесло исследование самарскита. Сначала, в конце 1878 г., французский спектроскопист Э. Деляфонтен стал изучать образцы выделенного из этого минерала дидима и обнаружил в его спектре две новые линии. Так как в то время утверждение: «Новая линия в спектре — новый элемент» — считалось довольно очевидным, то Э. Деляфонтен реализовал его на практике.

По его мнению, ответственным за появление новых линий был еще не открытый элемент, содержащийся в «дидиме». В названии новичка — «деципий» (от латинского «обманывать», «одурманивать») неожиданным образом проявилась ирония судьбы. «Деципий» обманул Э. Деляфонтена, поскольку оказался сложной смесью нескольких РЗЭ, как известных, так и еще неизвестных.

Смертный приговор «деципию» подписал в 1879 г. французский ученый П. Лекок де Буабодран. Он сыграл видную роль в открытии новых РЗЭ. О том, как он выделил предсказанный Д. И. Менделеевым галлий, мы расскажем в следующей главе. П. Лекок де Буабодран также добыл «дидим» из самарскита и подверг полученный образец тщательному спектроскопическому исследованию. Открыватель галлия — П. Лекок де Буабодран был гораздо искуснее Э. Деляфонтена как экспериментатор. И ему действительно удалось доказать, что в «дидиме» содержится примесь, и выделить эту примесь в материальном виде.

Он дал этому новому элементу имя «самарий» (по названию самарскита). Но и П. Лекок де Буабодран еще не знал, что «самарий» и сам есть смесь элементов. Правда, его открытие сразу же подтвердил Ш. Мариньяк. Проведя длительную перекристаллизацию «самария», он выделил две фракции, которые осторожно обозначил значками Yα и Yβ (не путать с символом иттрия — Y!). Вторая фракция давала тот же спектр, что и «самарий» П. Лекока де Буабодрана. А первая? Пока повременим с ответом на этот вопрос.

Итак, «дидим» и «самарий» вместо прежнего единого и неделимого «дидима». Но не пришла ли пора раскавычить «дидим»? Может, освободившись от «самария», он стал, наконец, химической индивидуальностью?

Здесь в нашем рассказе появляется новое действующее лицо — чешский химик Б. Браунер, большой друг Д. И. Менделеева и горячий приверженец его идей о периодичности. Начиная с 1875 г. Браунер упорно изучал «дидим» в основном с единственной целью: доказать, что этот элемент может быть окислен до пятивалентного состояния. Положительное решение вопроса позволило бы поместить Di в пятую группу периодической системы, ибо ни в третьей, ни в четвертой для него не находилось места. И тем самым несколько прояснилась бы сложная проблема размещения РЗЭ в менделеевской таблице.

Пятивалентного «дидима» Б. Браунер, естественно, так и не получил. Теперь известно, что лантаноиды не способны проявлять такой степени окисления. Зато, пытаясь более точно определить атомную массу «дидима», Б. Браунер решил выделить элемент в возможно более чистом виде. И при этом он обнаружил, что «дидим», очищенный от «самария», сам может быть разделен на три фракции, несколько различающиеся по молекулярным массам. К такому выводу ученый пришел в 1883 г., но дальнейшие исследования по разным причинам он вынужден был прекратить.

А ведь он был близок к тому, чтобы окончательно перечеркнуть старый «дидим».

Честь же поставить точку в изучении «дидима» выпала на долю австрийского химика К. Ауэра фон Вельсбаха. Он оказал исследованию химии РЗЭ большую услугу. О каком-либо практическом применении редких земель до тех пор не было известно. К. Ауэр фон Вельсбах привлек к ним внимание промышленности. В те времена весь мир преимущественно пользовался газовым освещением. К. Ауэр фон Вельсбах в 1884 г. изобрел новый газокалильный колпачок, сетка которого пропитывалась специальным составом, содержащим соли РЗЭ. Это резко увеличивало яркость освещения и значительно продлевало сроки использования колпачков. Они получили название «ауэровских». Промышленность предъявила запросы на сотни килограммов редкоземельных минералов. Это стимулировало поиски их новых месторождений, и в 1886 г. в Бразилии были обнаружены богатейшие залежи так называемого монацитового песка, содержащего много РЗЭ. А тем самым химики окончательно перестали испытывать дефицит в редкоземельных образцах.

8 июня 1885 г. К. Ауэр фон Вельсбах на заседании Венской Академии наук рассказал о том, что ему удалось расщепить «дидим» на два компонента, два составляющих его элемента. Одному он дал имя празеодим (по-гречески «светло-зеленый близнец» из-за светлозеленого цвета его солей), второму — неодим (новый близнец). От старого «дидима» не осталось даже названия! Вот как теперь выглядело цериевое редкоземельное деревце:

ГАДОЛИНИЙ И ДИСПРОЗИЙ

Этими двумя элементами завершается история открытия РЗЭ в XIX в., и в первом случае решающая роль принадлежит Ш. Мариньяку.

На с. 110 мы упомянули, что этому ученому удалось разделить «самарий» на две фракции: Yα и Yβ. С Yβ вопрос решился сразу же; зато Yα доставила немало хлопот. Ш. Мариньяк не отважился сразу признать, что она соответствует новому элементу. Такой вывод сделал в 1886 г. П. Лекок де Буабодран. Возник вопрос о названии, и П. Лекок де Буабодран обратился к Ш. Мариньяку с просьбой согласиться дать новому элементу имя гадолиний (в честь основателя истории РЗЭ — Ю. Гадолина). Согласие было получено. Но удивительно, чем было вызвано такое великодушие Ш. Мариньяка, который никогда не выдвигал себя в число хотя бы соавторов