Начиная с 30-х годов в практику химического анализа все больше стали внедряться так называемые физические методы. Ученые настойчиво искали заменителей своим органам чувств: «глаза», которые видели бы лучше человеческих, «руки», которые были бы чувствительнее наших, «слух», который позволял бы слышать неслышимое.
Эти методы в настоящее время прочно вошли в практику химических исследований и оказали неоценимую услугу ученым.
Здесь прежде всего надо назвать спектроскопию. Спектроскопия — один из самых молодых методов исследования, но вместе с тем и, пожалуй, самый уважаемый. Когда ровно сто лет назад было открыто, что каждый элемент по-своему окрашивает пламя горелки, это не вызвало поначалу особого удивления. В середине XIX столетия, когда возникла спектроскопия, химия переживала бурное время важнейших открытий. Это были первые годы существования молекулярной гипотезы, чуть ли не каждый месяц приносил новые, и притом весьма большие, достижения в области органической химии, рождались новые методы анализа.
Первые же шаги спектроскопии начались с научного триумфа. «Боевым крещением» этого метода было открытие двух новых элементов — рубидия и цезия. Открытие нового элемента всегда почиталось делом великой важности и представляло весьма видное событие в химической науке. Вот почему спектроскопия сразу обратила на себя внимание.
Уважение к этому методу возросло еще больше, когда за какой-нибудь десяток лет с ее помощью были открыты элементы таллий, индий, германий, галлий и другие. Апофеозом же этого метода было открытие гелия.
В 1868 году в протуберанцах[2] Солнца была замечена яркая желтая линия, которая не отвечала ни одному из известных на Земле элементов. Этот элемент по имени Солнца (солнце по-гречески — «гелиос») был назван гелием. Прошло несколько десятков лет, прежде чем гелий был открыт на нашей планете, вначале в виде незначительных примесей к минералам, а затем уже в атмосфере.
Интересно, что с помощью спектроскопии были открыты те элементы, содержание которых в минералах и породах ничтожно. Уже одно это может указывать на то, что спектроскопия позволяет обнаружить чрезвычайно малые количества элементов. Нетрудно убедиться самому, что это именно так. Для этого не надо располагать сложными оптическими приборами, какими сейчас пользуются при спектроскопических измерениях. Достаточно иметь спиртовую или, еще лучше, газовую горелку. Если внести в пламя горелки платиновую или хорошо прокаленную стальную проволоку (например, струну), то окраска пламени не изменится. Но достаточно предварительно провести этой проволочкой по ладони, а затем внести в пламя, как оно окрасится в ясно видимый желтый цвет. Это цвет элемента натрия. Откуда натрий, спросите вы? Дело в том, что поры нашей кожи беспрестанно выделяют пот, который содержит заметные количества поваренной соли — хлористого натрия. Вот почему в пламени горелки «проявился» цвет этого элемента. Теперь представьте себе, сколько хлористого натрия могло содержаться на поверхности ладони, и чувствительность спектроскопии станет очевидной.
Действительно, с помощью очень простых установок мы можем улавливать количества элементов в стомиллионные доли грамма. Это значит, что если нужный нам элемент содержится в сырье (породе или минерале) в количестве одного грамма на сто тонн, то он все равно будет обнаружен методом спектроскопии.
Спектроскопия и органические реактивы — вот, пожалуй, весь тот арсенал средств, которыми располагали химики тридцатых годов при изучении малых количеств веществ.
Тем более удивительно, что, имея такие скромные в сравнении с нашим временем возможности, химики тех лет обогатили науку замечательными достижениями. Прежде чем познакомить читателя с этими открытиями, я хочу рассказать об одном деле, которое слушалось в 1933 году в германском таможенном суде. Я привожу эту историю отнюдь не для того, чтобы развлечь читателя детективным рассказом. Дело в том, что события, разыгравшиеся в чопорных стенах имперского суда, самым тесным образом связаны с некоторыми химическими открытиями, о которых идет речь в этой книге.
Детективная история
В имперском таможенном суде был большой день. Еще бы! Слушалось дело не о каких-то контрабандистах, спрятавших в подошвах башмаков три пары чулок, или об очередном торговце, не заплатившем вовремя пошлину за партию лионского белья. На скамье подсудимых сидели — одновременно! — восемь крупнейших берлинских ювелиров. Слушалось дело об американской платине.
Полицейское управление всегда смотрело сквозь пальцы на коммерческие операции господ ювелиров, хотя многие из этих операций не очень укладывались в рамки закона. Но, когда анонимные доносы в полицейское управление посыпались слишком уж настойчиво, пришлось решиться на обыск. В результате во всех магазинах были обнаружены большие запасы платины. Господа ювелиры, которых допрашивали порознь, измышляли что могли, лишь бы не дать сколь-нибудь ясного объяснения насчет происхождения платины. В таможенных книгах о поступлении через границу такого количества металла не говорилось. Вот почему пришлось начать этот процесс, в результате которого на крупнейших ювелирных магазинах Берлина уже три месяца уныло висели замки.
Публика в зале называла имена судьи, прокурора, но мало кто мог подумать, что решающее влияние на течение дела окажет малоприметный эксперт, имя которого решительно ничего не говорило ни судьям, ни публике, привлеченной в зал громким процессом.
Основной вопрос, в котором предстояло разобраться суду, — это происхождение платины. Господа ювелиры утверждали, что платина эта немецкого происхождения, сплавленная из различных платиновых изделий. Полицейское управление настаивало на том, что платина завезена тайно из Южной Америки. Платина находилась в небольших слитках в виде почти стопроцентного металла. Казалось, что выхода не было и следствие зашло в тупик.
Бесконечные прения сторон успели порядком надоесть публике, и поэтому объявление председателя суда, что слово дается ученому эксперту, нисколько не ослабило ровного гула в зале.
Вечерние газеты, старающиеся перещеголять друг друга в остроумии, сообщали, что продолжительность речи глубокоуважаемого профессора в полной мере соответствовала ее непонятливости.
Что и говорить! Не часто в зале имперского суда звучали химические и физические термины. Вот почему председатель слушал профессора морщась и мучительно старался припомнить те скудные сведения из химии, которые он получил в училище правоведения.
Эксперт начал, видимо, издалека, с вещей, на первый взгляд, не имеющих ничего общего с сомнительными операциями господ ювелиров.
— Современная аналитическая химия, — говорил эксперт, — обладает громадными возможностями. При помощи различных методов мы можем определить в одном грамме вещества такие ничтожные количества примесей, которые по размерам своим, пожалуй, даже недоступны человеческому воображению. Удалось установить, что самое чистое вещество содержит постоянно в виде примесей доступные определению количества почти всех известных нам химических элементов.
Вот хотя бы элемент никель. Этот металл в заметных количествах содержится только в рудах, малочисленных никелевых минералах и в сплавах. Но, несмотря на это, его можно обнаружить и во всех растениях и в животных организмах. Никель имеется и в сукне, из которого сшит сюртук, и в пуговицах, на которые он застегнут.
Точно то же можно сказать и о более редких элементах, например золоте…
— Золоте? — переспросил заинтересованный председатель. — Продолжайте, господин профессор, продолжайте…
— Золото, подобно всем другим элементам, незримо присутствует повсюду.
— Не может ли господин эксперт, — перебил выступающего язвительный защитник одного из ювелиров, — сказать, сколько содержится золота во мне, например?
— Так как тело господина адвоката не особенно отличается по составу от тела серых крыс, над которыми мы производили эксперименты, то три десятимиллионные доли вашего уважаемого веса следует отнести за счет золота, — невозмутимо отвечал профессор. — Кстати, следует отметить, — продолжал он свою речь, — что примеси различных элементов в металлах одного происхождения находятся в одинаковом соотношении. И, напротив, микропримеси к железу одного из рудников будут отличаться по количеству, а зачастую и по качеству от микропримесей железа, которое добывали в другом руднике.
Все это дает возможность установить происхождение платины, предложенной для экспертизы. Мы подвергли анализу ряд изделий, изготовленных из платины заведомо южноамериканского происхождения. Точно так же нами были исследованы изделия из уральской платины. Сличив результаты анализа с данными, полученными при исследовании образцов, представленных мне судом, я прихожу к выводу, что эта платина несомненно американская. Об этом говорит большое количество меди в ней и малое количество мышьяка.
