Йенс Якоб Берцелиус

Года жизни: 1779-1848
Страна: Швеция

 — Мы пришли к вам с просьбой, — произнес один из сту­дентов, — начну все по порядку.

Профессор снял очки, удобно устроился в кресле и пригото­вился слушать.

— Меня зовут Йене Якоб Берцелиус. А это мой брат Свен. Мы изучаем здесь медицину уже третий год.

— Братья, а совсем, не похожи друг на друга, — отметил вслух профессор.

— Свен — мой сводный брат, он моложе меня. Я родился в Вёферсунде. Это маленькая деревня на юге Швеции. Мой отец был директором школы, но я его не помню; он умер вскоре по­сле моего рождения. Мать осталась без средств и вышла вто­рично замуж. Я был совсем маленьким, когда родился Свен. Но, помню, очень обрадовался, узнав, что у меня появился брат. Потом на нас обрушилось горе — мать заболела и через несколь­ко месяцев умерла. Я остался круглым сиротой. Денег на жизнь не хватало, а отчим мало заботился обо мне. Школу я посещал ее регулярно, но учился хорошо. Когда вырос, уехал из дому в Упсалу. Я хотел изучить медицину и стать врачом. Моих сбережений хватило только на год. Я стал работать — помогал врачу в госпитале, давал частные уроки, и вот теперь я снова студент. Здесь, в университете, я понял, что, кроме медицины, есть много других интересных наук. Я тщательно изучил учеб­ник Кристофа Гиртаннера «Основы антифлогистонной хи­мии», а в библиотеке ознакомился с последними открытиями Алессандро Вольта. Химия привлекает меня все больше, и пото­му я пришел к вам. Разрешите нам с братом провести несколь­ко химических исследований в вашей лаборатории.

Берцелиус ждал ответа. Неужели профессор откажет?

Профессор Афцелиус задумался. Он мысленно перенесся в свою юность, вспомнил студенческие годы, когда сам мечтал трудиться во имя науки... Профессор Афцелиус поднял голову и сказал:

— Я могу удовлетворить вашу просьбу. Для тех, кто любит химию, всегда найдется место в моей лаборатории. Передайте эту записку управляющему Нильсену, и все будет в порядке.

Он благосклонно смотрел на сияющие лица своих студентов. Поблагодарив профессора, братья тут же направились в лабо­раторию.

Йене мечтал начать опыты как можно скорее. Несколько лет назад, работая помощником врача в госпитале, он исследовал минеральные воды. Теперь он хотел еще раз проверить анализы и дополнить их. Исследование было очень подробным, и Бер­целиус намеревался представить его в качестве докторской диссертации.

Молодой исследователь скоро закончил работу с минераль­ными водами и переключился на исследование окиси азота. В то время газы все еще были недостаточно изучены и привлекали внимание многих исследователей. Берцелиус и его брат провели подробные анализы, изучили свойства окиси азота. Получен­ные результаты Берцелиус привел в статье, которую послали в Стокгольм, но в своем ответе Шведская Академия наук сооб­щала:

«Применяемая вами антифлогистонная номенклатура непри­емлема для нашего журнала, и потому мы не можем опублико­вать вашу статью».

— Заниматься газами больше не будем, — решительно ска­зал Берцелиус брату. — Лучше начнем изучать действие элек­трического тока. Может быть, именно электричеству принад­лежит будущее, а мы знаем о нем так мало, особенно о его действии на организм.

— Конечно, это тоже очень интересно. А что будет источни­ком электричества? — спросил Свен.

— Построим батарею.

— Идея-то отличная, но как ее осуществить?

— Ничего, осуществим! Знаешь, Свен, нам нужно только достать медные и цинковые пластины, остальное найдем здесь, в лаборатории.

— Медные пластины. — Свен задумался. — Откуда их взять?

— Вот. У меня уже есть.

Берцелиус протянул руку. На его ладони лежала большая медная монета.

— Замечательно! — воскликнул Свен. — А цинк? Материал для цинковых пластин они нашли у собора. Тут

уже целый год работали мастера, обновляя его купол. Свен и Йене собрали целую кучу обрезков толстой цинковой жести, нарезали их на небольшие куски и стали собирать батарею, состоящую из 60 стаканов, в каждый из которых погрузили медную монету и цинковую пластину.

Затем братья приступили к исследованиям. Ток оказывал парализующее действие на животных — лягушек, мышей, а че­рез несколько минут животные погибали. Берцелиус исследовал их внутренние органы. Накапливались очень интересные дан­ные, но вскоре опыты пришлось приостановить. В 1802 году Берцелиус получил звание доктора медицины за исследование минеральных вод и через некоторое время уехал в Стокгольм. Его назначили ассистентом при Хирургической школе, но без выплаты жалованья.

Директор школы, доктор Бьернсен, встретил Берцелиуса со свойственной ему сдержанностью.

— У вас, как у врача, здесь много обязанностей. Надеюсь, вы будете исполнительны. У вас есть какие-нибудь средства на жизнь?

— Никаких. Студентом я жил на частные уроки.

— Теперь тоже следует найти учеников. Хочу верить, что через несколько лет вы сумеете доказать, что служите добросо­вестно, п тогда получите назначение с жалованьем.

Доктор Бьернсен помолчал с минуту, а затем спросил:

— Комнаты у вас наверняка тоже нет? Берцелиус кивнул.

— Позаботимся и об этом. Устрою вас в доме господина Вильгельма Хизингера. Он человек состоятельный и почтенный, владеет шахтами на севере Швеции. Дом у него большой, да и работы там хоть отбавляй. Платить за комнату вам не придется, но вы будете помогать ему в работе.

Хизингер (1766—1852) был своеобразным человеком. Шах-ты приносили ему большой доход, и он мог бы безбедно жить, но беспокойная натура его заставляла непрестанно искать в открывать новое. Большую часть времени он проводил в своей собственной лаборатории. Не получив систематического универ­ситетского образования, но обладая живым пытливым умом, Хизингер занялся анализом разнообразных минералов, собран­ных его помощниками. Многие из этих минералов еще даже не были названы, но Хизингер не сомневался, что в них содержат­ся неизвестные элементы. Он мечтал открыть какое-нибудь новое вещество, чтобы это открытие принесло ему славу. Знакомстве с Берцелиусом оказалось для него настоящей находкой. Теперь они совместно проводили химические исследования.

Лаборатория Вильгельма Хизингера находилась на нижнем этаже дома. Она была не очень большой по размерам, но зато в ней было все самое необходимое. Берцелиус стал проводить исследования, однако результаты не удовлетворяли его.

— Надо попробовать разложить вещества электрическим током. Некоторые ученые в этом добились хороших резуль-татов.

Хизингер готов был на руках носить своего нового столь способного помощника и с воодушевлением выполнял все его указания. Они добыли материалы для батареи, и через некото­рое время в лаборатории появился источник электрического тока.

Коллеги приготовии водные растворы солей и стали про­пускать через них электрический ток. Первые же результаты оказались чрезвычайно интересными: на отрицательном полюсе выделялся металл (медь, серебро, никель) или пузырьки водорода, на положительном полюсе — кислород. Берцелиус иссле­довал растворы около полюсов и установил, что после прохож­дения тока раствор у положительного полюса приобретает кис­лый характер, а у отрицательного — щелочной.

— Если после протекания электрического тока соли разла­гаются, образуя кислоту и основание, приходится принять, что все соли состоят из кислоты и основания. Последние притягива­ются отрицательным полюсом. Это означает, что они заряжены положительно, — утверждал Берцелиус.

— Тогда кислоты должны быть отрицательно заряженными, не так ли? — спросил его Хизингер.

— Конечно. Все опыты дают нам одни и те же результаты. Металлы тоже должны быть положительными, как и основания, которые они образуют, потому что они тоже выделяются на отрицательном полюсе.

— Помнишь, Йене, несколько дней назад ты рассказал мне об исследованиях англичанина Гемфри Дэви. Он установил, что основание содержит кислород. Но ведь, по мнению Лавуазье, кислоты содержат кислород?

— Они оба правы, Вильгельм. Основания получаются при соединении металла с кислородом, а кислоты — при соединении неметалла с кислородом.

Эти первоначальные наблюдения легли в основу известной дуалистической электрохимической теории. Молодой Берцелиус работал над ней в течение последующих лет, и она стала впо­следствии отправной точкой в трудах ученых первой четверти XIX века.

Результаты этих исследований Берцелиус и Хизингер описа­ли в статье, которая осталась почти не замеченной учеными.

Внимание обоих исследователей привлек интересный мине­рал. Они разлагали его концентрированной серной кислотой и попытались получить с помощью электрического тока содержа­щийся в нем металл. Однако это им не удалось: вместо металла на отрицательном полюсе образовалось бесцветное, с едва за­метным желтым оттенком порошкообразное вещество, нераство­римое в воде. Назвали его цериевой землей, или церием.

— Несомненно, это окись какого-нибудь неизвестного ме­талла, но, к сожалению, он очень прочно связан с кислородом. Даже электричество не может их разъединить.

— Все-таки это важное открытие, — сказал Хизингер. — И пусть кто-то другой получит чистый металл, окисел которого открыли мы.

Независимо от них в Германии Мартин Клапрот тоже по­лучил эту окись, но и он не смог выделить чистый металл.

Предвидение Хизингера сбылось. Спустя почти три десяти­летия Карлу Густаву Мосандеру удалось выделить чистый металл — церий.

Берцелиус всегда работал углубленно и точно. Его считали одним из самых образованных людей в Швеции. В мае 1806 го­да он был назначен лектором химии в Хирургическую школу. Таким образом отпала забота о заработке. Кроме работы в лабо­ратории, он начал писать учебник по физиологической химии. Просматривая литературу в библиотеке, он наткнулся на книгу

Иеремии Рихтера «Основные начала стехиометрии или искус­ство измерять элементы». В этой книге Рихтер говорил о «соеди­нительных весах». Рассматривая реакции между кислотами и основаниями, он делал важный вывод: «Если определенное ко­личество кислоты нейтрализуется различными основаниями, то количества оснований эквивалентны между собой и могут ней­трализоваться одним и тем же количеством другой кислоты». Эти количества Рихтер назвал соединительными весами.

Несколько дней спустя Берцелиус прочитал знаменитые статьи Джона Дальтона об атомной теории и о первых попыт­ках определить атомный вес элементов.

Берцелиус нашел идеи Дальтона многообещающими и стал ревностным приверженцем атомной теории. Но его критический склад ума и тонкая интуиция искусного аналитика подсказали ему, что данных, приведенных во многих статьях, недостаточно. Надо было синтезировать все возможные соединения какого-либо элемента, с большой точностью проанализировать их, вы­числить соединительные веса, и только тогда можно было уста­новить истинную величину атомного веса. Это была весьма не­легкая задача, труд, непосильный одному человеку. И все-таки Берцелиус занялся установлением атомных весов. Он понимал, что для достижения цели требовалось много труда и времени, но это не могло остановить его. Он решил атаковать элементы один за другим и определить их атомные веса.

Берцелиус начал с самого простого вещества — воды. Тща­тельно проведенные анализы позволили установить ее процент­ный состав: 11% водорода и 89% кислорода.

— Если за основу возьмем атом водорода, то получится, что одной весовой части водорода соответствуют 8 весовых частей кислорода, а не 7, как определил Дальтон. Можно ли быть на­верняка уверенным, что один атом водорода соединяется с од­ним атомом кислорода? Это только предположение. Если атом водорода вступает во взаимодействие с двумя атомами кислоро­да, атомный вес последнего должен быть равен 4. В противном случае, когда два водородных атома связываются с одним ато­мом кислорода, атомный вес кислорода будет равен 16. Как ви­дим, возможно несколько сочетаний, следовательно, приходится искать способ установления истины.

Берцелиус не находил покоя: как выйти из этого заколдо­ванного круга?

В 1807 году его назначили профессором Стокгольмского уни­верситета, а через год Берцелиус был уже членом Академии наук. Еще два года спустя ему было поручено руководство ка­федрой химии и фармации Каролинского медико-хирургическо­го института. Но по-прежнему для него существовала только одна, занимавшая все его мысли проблема — атомные веса.

Сравнивая результаты исследований многих ученых, Берце­лиус пришел к выводу, что вода состоит из двух атомов водоро­да у одного атома кислорода. В таком случае атомный вес кис­лорода должен быть равен 16. Анализы шли хорошо, но труд­ность появилась в другом. Водород образовывал очень мало со­единений с элементами, а с большинством вообще не соединял­ся. Надо было бы выбрать другой, более активный элемент, ду­мал ученый.

Для Берцелиуса, как и для Лавуазье, кислород имел исклю­чительное значение в химии. Он образовывал окислы со всеми. известными элементами. Кроме того, было известно и о других соединениях, которые также содержали кислород. Это давало-возможность непосредственно определять атомные веса элемен­тов по отношению к кислороду. Берцелиус твердо верил, что работа сильно упростится, если атомные веса определять па кислороду.

— Если атомный вес — условная величина, кратная основ­ной единице, для сравнения удобнее выбрать кислород и при­нять его атомный вес за 100. Тогда элементы легче кислорода будут иметь атомные веса меньше 100, а более тяжелые — больше 100.

Однако самая важная проблема оставалась пока не решен­ной. Для каждого отдельного случая приходилось устанавли­вать формулу соединения, то есть определять число связанных между собой атомов, чтобы можно было вычислить атомный вес, изучать свойства веществ, сравнивать их, искать новые методы анализа.

Берцелиус был неутомимым. Число синтезированных, очи­щенных и проанализированных веществ нарастало с каждым месяцем — 100, 200, 300... Минули годы. Веществ стало 1000, а Берцелиус все еще продолжал работать — упорно и системати­чески. На протяжении почти 20 лет он изучил более 2000" соединений известных тогда 43 элементов, чтобы определить их атомные веса. Успех его был бесспорным, большая часть полу­ченных значений определена с той же точностью, с какой и ныне вычислены атомные веса элементов.

Долгим и трудным был путь, по которому Берцелиус шел к истине. Например, он принимал, что одному атому металла.

чтобы образовать окисел, нужно было связаться по крайней мере с одним атомом кислорода. На основании этого допущения он предложил следующие формулы окислов меди: CuО (для красного) и CuO₂ (для черного). Такое же предположение он сделал и в отношении двух окислов ртути: HgO и HgO₂. По­скольку окислы многих металлов были сходны по своим свой­ствам с черным окислом меди, Берцелиус написал их формулы следующим образом: СаО₂, MgO₂, ZnO₂, FeO₂ и так далее. Выс­ший окисел железа содержал в полтора раза больше кислорода, поэтому его формула должна быть FеО₃. Окислы хрома и алю­миния, свойства которых были аналогичны свойствам высшего окисла железа, Берцелиус обозначал формулами СrОз и АlO₃. Такие ошибочные представления о формулах этих окислов из­менились только тогда, когда Берцелиус узнал, что хром обра­зует еще один окисел, который взаимодействует с водой, давая хромовую кислоту. В соответствии с более высоким содержани­ем кислорода формулу этого окисла надо написать как СrО₆. Берцелиус изучил свойства хромовой кислоты и установил, что она сходна с серной кислотой. Но ангидридом серной кислоты является SO₃, тогда и ангидрид хромовой кислоты — СrО₃. В та­ком случае низший окисел хрома следовало обозначить форму­лой Сr₂О₃, а аналогичные по свойствам окислы железа и алю­миния— формулами Fe2Оз и Аl₂O₃. Применение этих формул требовало изменения формул и низших окислов: ZnO, CaO, FeO, MgO и так далее.

Аппаратура Берцелиуса для сожжения органических веществ

Взаимодействие элементов объясняется тем, что противопо­ложные заряды притягиваются. Например, самый отрицатель­ный элемент — кислород — притягивается остальными элемен­тами и соединяется с ними. Образовавшиеся окислы, однако, не являются нейтральными; у них тоже есть электрический заряд. Окислы металлов заряжены положительным электричеством, а неметаллов — отрицательным. Между ними также действует сила притяжения, и при их взаимодействии образуются соли. Окись кальция, например, положительна, а двуокись углерода отрицательна. При их взаимодействии образуется карбонат кальция.

Полученные в результате реакций соли тоже не абсолютно нейтральны: они несут некоторый положительный или отрица­тельный заряд. Две противоположно заряженные соли могут притягивать друг друга и образовывать двойную соль. Квасцы, например, получаются из положительного сульфата натрия и отрицательного сульфата алюминия.

Теория была простой, наглядно объясняла все химические процессы, и поэтому она сразу же снискала всеобщее призна­ние. Ее называли дуалистической, так как в ее основу было по­ложено существование двух противоположных начал — положи­тельного и отрицательного электричества.

Берцелиуса ценили как ученого не только в Швеции, но и в Западной Европе. Он поддерживал переписку с видными дея­телями науки Германии, Англии, Франции... Особенно долго он переписывался с Клодом Луи Бертолле и Гемфри Дэви. Он мечтал о встрече с этими великими учеными, хотел ближе по­знакомиться с их исследовательской деятельностью, обсудить некоторые проблемы.

В 1812 году Берцелиус получил разрешение выехать во Францию, но война между Францией и Россией помешала ему осуществить свои планы. И он отправился в Англию.

Берцелиус с нетерпением ждал встречи с Дэви. Но тот, од­нако, оказал ему холодный прием. Дэви незадолго до этого женился и готовился к свадебному путешествию по Европе. Берцелиус был поражен такой встречей и считал, что хлопоты, связанные с отъездом, никак не могли оправдать Дэви. Он пред­полагал, что причина такого отношения к нему английского ученого кроется в другом.

Дэви достиг вершин славы путем упорного труда и самооб­разования. Однако ему не хватало глубоких теоретических зна­ний. Он понимал тем не менее, что электрохимическая теория Берцелиуса была достаточно убедительной. Дэви чувствовал, что у шведского ученого глубокий и проницательный ум, хоро­шая теоретическая подготовка, и немало этому завидовал.

Берцелиус встретился в Лондоне с другим ученым — Алек­сандром Марситом, с которым связали его впоследствии узы дружбы.

— Я хотел бы, доктор, Марсит, посетить ваши лекции по химии, посмотреть, как вы демонстрируете опыты, как объяс­няете теоретические проблемы. Одним словом, хочу поучиться у вас, — обратился к нему Берцелиус.

— Едва ли вы чему-либо можете научиться у меня, госпо­дин Берцелиус, но я в вашем полном распоряжении. Надеюсь, нам обоим пойдет на пользу наше знакомство.

Доктор Марсит помог Берцелиусу в разработке лекций по химии и практических занятий с демонстрацией опытов. Берце­лиус встречался в его доме с Уильямом Уолластоном, Смитсо-ном Теннантом, Фредериком Акумом, Томасом Юнгом, Джем­сом Уаттом, Уильямом Гершелем и другими учеными. Он под­робно осмотрел их лаборатории, интересовался новой аппарату­рой и приборами, заказал в Лондоне все, чего не хватало в его собственной лаборатории в Стокгольме.

В Швецию Берцелпус вернулся в конце октября 1812 года и привез три огромных ящика с оборудованием. Лаборатория оказалась слишком тесной, чтобы разместить все необходимое, и поэтому часть приборов пришлось вывезти в подвалы Каро­линского медико-хирургического института.

Он с новой энергией принялся за работу и опять — за свое любимое дело: определение атомных весов. Берцелиус провел анализы большого числа соединений и вычислил атомные веса почти всех элементов. Он приступил уже к составлению таблиц, но что-то его постоянно смущало, и он чувствовал какую-то неудовлетворенность. Берцелиус чертнл разнообразные кружки, которыми Дальтон обозначал элементы, и недовольно кривил губы.

— До чего же неудобны эти знаки! Их трудно писать, они сложны для запоминания, а когда приходит время их печатать, возникает целая трагедия.

У печатников действительно не было таких знаков, их при­ходилось готовить специально. Каждый печатник отливал зна­ки различной величины, и формулы получались очень пестры­ми. Необходимо было изобрести новый, более удобный способ обозначения элементов.

Берцелиус взял список элементов и принялся внимательно его рассматривать, мысленно перечисляя основные свойства каждого из элементов.

Самое удобное—обозначить элементы буквами. Тогда не бу­дет необходимости в специальных типографских знаках. И, кро­ме того, они легче запоминаются и пишутся. Допустим, достаточ­но первой буквы латинского названия элемента. Кислород в та­ком случае будет обозначаться буквой О (оксигениум), а водород Н (гидрогениум). Берцелиус с увлечением начал записывать на­звания и знаки элементов, пока не дошел до ртути. Ее латин­ское название начинается тоже с Н (гидраргирум). Что ж, зна­чит, к первой букве нужно добавить еще один знак. Латинские названия углерода, хрома и меди тоже начинаются с одной и той же буквы — С. Следовательно, выбор букв должен подчи­няться какой-то закономерности. Во избежание повторений он предложил одной буквой обозначать неметаллы, а если возни­кает необходимость, добавлять вторую букву, которая должна применяться для металлов. Для обозначения углерода осталась буква С, для меди — Сu, а для хрома — Сr. Согласно этому пра­вилу, он обозначил азот буквой N, никель — Ni, водород — Н, ртуть — Hg и так далее.

Статья Берцелиуса о новой номенклатуре была опубликова­на в 1813 году в журнале Томсона «Философские летописи». Год спустя в том же журнале Берцелиус опубликовал вторую статью, в которой сформулировал правила написания формул. Число атомов он обозначал цифрой, поставленной в верхнем конце знака. Если соединение содержало два атома данного элемента, он предлагал писать знак жирной буквой, а в форму­лах окислов обозначал атом кислорода точкой или запятой. Так, для воды вместо H₂О он писал Н•, а для окиси серы — S вме­сто SO₃. Новые обозначения химических элементов были до­вольно скоро приняты учеными: они оказались очень удобными, но вот формулы стали применять лишь в середине XIX века. Только Джон Дальтон и Томас Томсон остались до конца своей жизни противниками новых знаков и продолжали обозначать элементы различными кружками.

Весной 1813 года к Берцелиусу приехал из Англии Уильям Мак-Майкл.

— Мне поручили передать вам свои наилучшие пожелания доктор Марсит, Уильям Уолластон и Джемс Уатт.

— Расскажите, как чувствует себя доктор Марсит? Как его исследования? — поинтересовался Берцелиус.

— Я учился у доктора Марсита, а к вам приехал по его настоянию изучать химию.

— Но ведь я сам был у него в прошлом году и изучал хи­мию!

— Возможно, но доктор Марсит да и остальные английские химики считают вас одним из крупнейших представителей со­временной химической науки. Они убеждены, что именно у вас можно многому научиться.

Многие молодые исследователи мечтали работать в лабора­тории Берцелиуса. Широта его познаний и интуиция, с кото­рой он оценивал опытные данные, привлекали ученых, и мно­гие начали свой путь в науку в лаборатории Берцелиуса.

Мак-Майкл стал работать у Берцелиуса, изучая методы ко­личественного анализа. Никто другой не владел этим искусст­вом лучше шведского химика. Берцелиус усовершенствовал ста­рые методы и создал новые. Он никогда не скрывал своих до­стижений и с радостью передавал свои знания молодым. Он писал учебники, готовил критические обозрения опубликован­ных в Европе научпых статей. И все это с единственной це­лью — облегчить работу исследователей. С 1820 года до конца своей жизни Берцелиус по поручению Академии наук издавал «Ежегодные обзоры». Этот журнал стал ценным справочником, все его номера переводились на немецкий язык и выходили в свет в Берлине, а последние 8 годовых комплектов были переве­дены на французский язык.

— Наука — огромный океан. Чтобы плавать в нем, надо быть опытным рулевым, надо иметь путеводную звезду, — не раз повторял ученый.

— Изучит ли когда-нибудь человечество полностью этот океан? — спросил его как-то Мак-Майкл.

— Быть может, через сто лет или еще больше в науке будут работать тысячи людей. Тогда они изучат не только поверх­ность океана, но и его глубины, тоща...

Берцелиус не закончил. В кабинет вошла женщина в траур­ном платье. Удивленный, ученый поднялся ей навстречу.

— Госпожа Экеберг! Что привело вас в Стокгольм?

— Приехала искать помощи, господин Берцелиус.

— Мак-Майкл, познакомьтесь: вдова недавно скончавшегося профессора Андерса Экеберга из Упсалы, — сказал Берцели­ус и, обратившись к госпоже Экеберг, продолжил: — а это гос­подин Уильям Мак-Майкл из Лондона. — Она вежливо покло­нилась.

— У нас денежные затруднения, господин Берцелиус. При­шлось продать даже кое-какие вещи за долги. Вам известно, конечно, о большой коллекции минералов мужа. Не откажите в любезности направить меня в какой-нибудь институт, который купил бы ее.

— Извините, что я вмешиваюсь в вашу беседу. Однако мне кажется, что коллекцией может заинтересоваться Британский музей, — сказал Мак-Майкл.

Вскоре Мак-Майкл получил полномочия купить у госпожи Экеберг коллекцию ее мужа. Минералы, приведенные в поря­док и заботливо упакованные, прибыли в Стокгольм в несколь­ких десятках ящиков. Мак-Майкл пересмотрел их и решил ото­брать только самые редкие и красивые экземпляры, остальные передал Берцелиусу.

— Минералы будут прекрасным пособием при демонстра­циях опытов на лекциях химии, — сказал Мак-Майкл, объяс­няя причину столь щедрого подарка.

Берцелиус занялся приведением в порядок коллекции с осо­бенным усердием и интересом. В то время уже существовали классификации, предложенные Ренэ Жюстом Гаюи, Гаусманом и другими учеными-минералогами. Согласно этим классифика­циям, очень часто два совершенно различных по химическому составу элемента ставили рядом, а близкие по составу минера­лы относили к различным группам. Естественно, требовалась новая, более совершенная классификация.

Берцелиус начал изучать минералы. Наряду с минералоги­ческим исследованием он проводил и полный количественный анализ. С самого начала он установил, что большая часть мине­ралов содержит «кремневое вещество» (кремнезем). Связыва­ясь с другими окислами металлов, это вещество образует соеди­нения, которые входят в состав минералов. «Кремневое веще­ство» играет огромную роль при минералообразовании. Содер­жащие его минералы Берцелиус назвал силикатами («силекс» по-латыни — «кремень»). Берцелиус установил, что соотноше­ние остальных окислов металлов с «кремневым веществом» в силикатах различное — 1:1, 1:2, 1:3... В соответствии с этим он разделил силикаты на три большие группы. Для удобства он рассматривал каждый минерал как бы составленным из опре­деленного числа окислов, связанных между собой в соответству­ющих пропорциях. Этот способ выражения состава минералов используют и ныне в минералогии и петрографии.

Свои результаты исследований минералов он опубликовал в 1814 году в статье, где впервые предлагал новую, чисто хи­мическую классификацию минералов. Работа вызвала огромный интерес, и ее сразу перевели на английский и немецкий языки.

В том же году он опубликовал и первую таблицу атомных весов, которая явилась результатом его восьмилетней исследо­вательской работы.

Берцелиус продолжал заниматься минералогией и в дальней­шем. Побудил его вернуться к этому владелец шахт в Фалуне Юхан Готтлиб Ган, который зашел как-то к Берцелиусу по делу.

Ган лет сорок назад впервые выделил металл, который ныне называют марганцем. У него была собственная лаборатория, в которой он проводил химические исследования минералов.

Ган говорил размеренно, прислушиваясь к каждому произ­несенному им слову:

— Вот уже год как я работаю с кварцевой жилой, но она остается для меня загадкой. Не поддается да и только.

— Чем же она так интересна? — спросил Берцелиус.

— Я убежден, что она содержит незнакомый минерал, а быть может, и новый элемент. Но, видимо, годы берут свое, и я уже не могу работать один, да и методы мои, судя по результа­там, несовершенны. Эта задача только вам по силам, Берцели­ус. Займитесь анализами.

— Ну что ж, давайте вместе изучать кварцевую жилу, гос­подин Ган.

Через несколько дней они выехали в Фалун, где находилась великолепно оборудованная лаборатория Гана. Ган проводил анализ вещества в пламени паяльной трубки. Это была малень­кая стеклянная трубка, изогнутая с одного конца под прямым углом. Этот конец Ган вносил в пламя спиртовой лампы и рав­номерно дул в другой конец. Воздушная струя отклоняла пламя и направляла его на кусочек древесного угля. В маленькое углубление в угле Ган помещал смесь порошкообразного мине­рала, соды и селитры. Под действием высокой температуры, а также соды и угля происходили изменения, по которым можно было судить о составе минералов.

Это был так называемый сухой анализ. Берцелиус усвоил этот удобный и незамысловатый способ работы. Параллельно с исследованиями, которые имели целью определить содержащие­ся в жиле элементы, они начали анализ мокрым способом. Са­мые большие затруднения вызвало «кремневое вещество». Что­бы отделить его от остальной части пробы, им пришлось долго обрабатывать ее концентрированной соляной кислотой, отфиль­тровывать нерастворимый остаток, повторяя эту операцию не­сколько раз.

Недели упорной и напряженной работы — и одна за другой были определены составные части кварцевой жилы. Оставалось неразгаданным лишь одно вещество, по свойствам не похожее нп на одно соединение из известных тогда элементов. Это был белый порошок, который с водой соединялся, как негашеная известь, то есть с выделением тепла. Но окисью кальция это соединение не было, так как полученное студнеобразное веще­ство не растворялось в воде. На воздухе оно медленно высыха­ло, превращаясь в твердую, подобную фарфору, массу.

— В воде не растворяется, но, смешиваясь с ней, придает среде отчетливо выраженную щелочную реакцию, — отметил Берцелиус.

— Следовательно, мы имеем дело с основным окислом, — заметил Ган.

— Да, но это окисел незнакомого нам металла. Свойства его предположительно близки к свойствам кальция и алюминия, однако все это требует проверки.

С помощью паяльной трубки и угля им не удалось получить зерна металла.

— А может, нагревания недостаточно? Попробуем приме­нить другой способ.

Исследователи неоднократно изменяли условия опытов, пы­таясь выделить кислород из окисла и получить чистый металл, но безуспешно.

— Этот металл непобедим подобно богу-громовержцу То­ру. — Берцелиус засмеялся. — Назовем его торием.

Но то, что открыли оба исследователя, не было торием. Три­надцатью годами позже, в 1828 году, Фридрих Вёлер успешно восстановил этот окисел и назвал полученный металл иттри­ем. И в том же году Берцелиус открыл в норвежском мине­рале, присланном в его лабораторию для анализа, другой новый элемент, который и назвал торием.

Закончив работу в Фалуне, Берцелиус приступил к состав­лению учебника по химии, который был опубликован в 1816 го­ду в трех томах. Почти одновременно печатались и его перево­ды на французский и немецкий языки. Еще при жизни Берце­лиуса только в Швеции учебник выдержал пять изданий. Это был самый полный, самый систематизированный и самый попу­лярный учебник химии, по которому в течение более трех деся­тилетни обучались сотни молодых химиков.

Несмотря на разницу в возрасте, Ган и Берцелиус стала большими друзьями. Старый ученый часто заходил в лабора­торию своего молодого коллеги и любовался мастерством, с ко­торым Берцелиус проводил опыты.

— Восхищаюсь тобой, Йене. Я всегда мечтал иметь такого сына. Ох, какой силищей мы были бы вместе, но...

— Милый, добрый Ган, ты сделал для науки все, что было в твоих силах. И за это мир благодарен тебе.

— Человек никогда не бывает доволен собой. Всегда хочет­ся сделать больше, чем ты смог. Вот и сейчас — нет мне покоя. Андерсон, обанкротившись, решил продать свою фабрику. Если бы у меня был такой сын, как ты, я, не раздумывая, купил бы ее. На ней производят самые различные химикаты: серную кис­лоту, уксус, белый свинец и многое другое.

— Я ничего не слышал о случившемся. Но как же все-таки разорился Андерсон? Ведь фабрика работала бесперебойно и давала доход.

— Послушай, Йене. Купим фабрику вместе? Я буду вести дело, а ты консультировать.

Берцелиус задумался. А может, действительно стоит купить фабрику? Это принесет ему дополнительные доходы, необходи­мые для его научной деятельности.

Новые владельцы быстро привели расстроенные дела в поря­док, и работа наладилась. Берцелиус посещал фабрику редко, но Гаи бывал там неотлучно.

Цех по производству серной кислоты работал нормально, однако в двуокиси серы содержались какие-то примеси, потому что в камерах накапливался красно-бурый илистый осадок, который время от времени приходилось выбрасывать. Свален­ный в кучу, этот осадок постепенно высыхал, превращаясь в рыхлую, похожую на глину массу. Берцелиус взял маленький комочек осадка, чтобы исследовать его в лаборатории с помощью паяльной трубки на угле. Как только вещество нагрелось, над углем стали появляться маленькие голубоватые язычки пламе­ни, а потом потянулся вверх белый дымок. По всей лаборатории распространился неприятный запах.

— Неужели это сера? Вещество горит, подобно сере, но откуда белый дым? Ведь двуокись серы — газ бесцветный.

Берцелиус взял большую пробу и возобновил исследование. При кипячении с азотной кислотой вещество полностью раство­рялось, а после длительного отстаивания из раствора выкристал­лизовывались великолепные белые игольчатые кристаллы.

От Берцелиуса не ускользнули и самые, казалось бы, незна­чительные подробности. Он установил, что эти бесцветные кри­сталлы являются окислом, весьма похожим на двуокись серы, так как с водой они образовывали кислоту, подобную сернистой. Исследователь сумел получить в свободном состоянии и эле­мент — красно-бурый порошок, горевший голубоватым пламе­нем, подобно сере. Стоит подумать над названием для нового элемента, решил Берцелиус. Он вспомнил, как лет десять назад немец Мартин Клапрот назвал открытый в Трансильвании эле­мент «теллур», в честь планеты Земля («теллус» по-гречески— «земля»). Свойства теллура похожи на свойства серы.

— Назову-ка я новый элемент в честь Луны — селениум.

Так в 1817 году был открыт селен. Берцелиус занялся опре­делением его атомного веса и продолжил работу по определе­нию атомных весов других элементов. Новые проблемы возника­ли одна за другой, и Берцелиусу уже трудно было справляться одному. Необходимость в помощнике стала очевидной. И Бер­целиус нашел его. Это была Анна Бланк — молодая голубоглазая белокурая женщина. Она не только помогала ему по хозяйству, но была интересным собеседником и умела скрасить ученому часы одиночества после трудной, напряженной работы в лабора­тории. Но самым большим достоинством Берцелиус считал ее влечение к науке. Она стала настоящим помощником ученому в его исследованиях.

— Вы переписали новую таблицу атомных весов, Анна? Дайте мне просмотреть еще раз.

— Рукопись тоже готова. Ее можно отсылать?

Это была вторая таблица атомных весов. В это время забота о химической фабрике целиком легла на плечи Берцелиуса, так как его старый друг Юхан Ган скончался.

В 1818 году Берцелиуса избрали секретарем Академии на­ук. Это была большая честь, которая ко многому и обязыва­ла. Прошло еще несколько лет, и Берцелиуса торжественно по­святили в рыцарский сан. Почести и слава теперь повсюду сопровождали ученого. Однако от напряженной работы и от постоянного соприкосновения с вредными химикатами его стали одолевать головные боли.

Врачи рекомендовали Берцелиусу уехать лечиться на юг, п он последовал их совету. По пути он посетил Англию, где встре­тился со своими старыми добрыми знакомыми, а потом поехал во Францию. В Аркёйе, имении Бертолле, ему оказали поисти­не королевский прием.

В большом зале в Аркёйе собрались самые выдающиеся французские ученые. Здесь были Доминик Франсуа Араго, Жан Батист Био, Пьер Луи Дюлонг, Мишель Эжен Шеврель, Жорж Кювье, Пьер Симон Лаплас, Луи Жак Тенар, Жозеф Луи Гей-Люссак, Луи Никола Воклен, Андре Мари Ампер, а также немецкий естествоиспытатель Александр Гумбольдт.

Берцелиус выступил с обстоятельным докладом. Особый ин­терес вызвала у собравшихся электрохимическая теория. К его немалому удивлению во Франции о ней почти ничего не знали. Это побудило Берцелиуса немедленно подготовить новую руко­пись на французском языке и опубликовать ее во время своего пребывания в Париже.

Химическая классификация элементов явилась предметом его беседы с Гаюи. Несколько дней Берцелиус с восхищением осматривал огромную минералогическую коллекцию ученого. Здесь были собраны многие из самых красивых, самых совер­шенных творений природы. В знак дружбы Гаюи подарил Бер­целиусу несколько великолепных друз.

Повсюду в Париже Берцелиус был желанным гостем. Он посетил лекции Гаюи, Воклена, Тенара, Гей-Люссака, Био и Броньяра. Особенно понравился ему Гей-Люссак. Француз­ский химик излагал самые сложные вопросы так просто, что слушать его было истинным удовольствием; немало способство­вала этому, быть может, и превосходная дикция ученого. Слу­шая его лекции, Берцелиус извлек для себя большую пользу. Даже достигнув самых высоких вершин в науке, он никогда ые переставал учиться и совершенствовать свои знания. Он общал­ся с широким кругом ученых, изучал труды по самым разнооб­разным проблемам, всегда пытаясь найти для себя что-то новое, еще не познанное. Его стремление к знаниям было поистине безграничным.

За работой Берцелиуса по определению атомных весов эле­ментов с большим интересом следили многие ученые. Некоторые из них тоже проводили подобные исследования, иные пытались открыть закономерности, которые связывают атомный вес со свойствами элементов. Особенно интересными оказались иссле­дования двух французских ученых — Пьера Луи Дюлонга и Алексиса Тереза Пти, которые определили количество тепла, необходимого для повышения температуры одного грамма ве­щества на один градус, и атомную теплоемкость элементов (ко­личество тепла, необходимое для повышения температуры 1 грамм-атома вещества на один градус). Первые же исследо­вания принесли желаемые результаты: атомная теплоемкость всех элементов оказалась одной и той же и равнялась прибли­зительно шести. Рукопись с описанием этих исследований дол­жна была быть опубликована в журнале Парижской Акаде­мии наук. Берцелиус ознакомился с ней в кабинете Дюлонга.

— Ваше открытие может быть использовано и для опреде­ления атомных весов, — сказал Берцелиус.

— Каким образом? — удивился Пти.

— Обычно число атомов данного элемента, которые входят в состав соединения, не может быть определено непосредствен­но. Тогда мы ищем аналоги, обращаемся к косвенным методам, а часто используем и совершенно произвольные допущения. Теперь на основе вашего открытия мы сможем выбрать правиль­ное число значительно легче и увереннее.

— А ведь и верно. Нужно только умножить удельную теп­лоемкость элемента на его атомный вес. Произведение должно дать цифру, близкую к шести, — подхватил мысль Берцелиуса Дюлонг.

— Я горю желанием тут же приступить к вычислениям, до­рогой Дюлонг, но не для всех элементов известна удельная теп­лоемкость.

Дюлонг горько улыбнулся. Восемь лет назад при исследова­нии им хлорида азота произошел взрыв, в результате которого ученый лишился зрения и двух пальцев правой руки. Какое-то мгновение... но оно отняло у него самое дорогое, смысл всей жизни: работать во имя науки. Теперь он постоянно нуждался в помощниках. Но и слепой, Дюлонг продолжал упорно экспе­риментировать. Вопрос об атомных весах являлся краеугольным камнем, и поэтому Берцелиус и Дюлонг приступили к совмест­ной работе. Берцелиус проводил эксперименты, а потом вместе с Дюлонгом обсуждали полученные результаты. Исследователи уточнили атомные веса водорода, азота и кислорода, определили плотности кислорода, азота и двуокиси углерода.

Перемена климата благотворно сказалась на здоровье Берце­лиуса, и он решил поехать во Фрейберг. Он хотел познакомить­ся с работой Академии горного дела и металлургии.

Во время своей поездки во Францию он побывал в некото­рых геологических районах, имеющих немаловажное значение для экономического развития страны. И повсюду он завязывал знакомства, приобретая новых друзей.

В Швейцарии Берцелиус вновь встретился с доктором Мар-ситом и познакомился с Теодором де Соссюром. В Тюбингене у него состоялась встреча с Христианом Гмедином21, который когда-то был его учеником. Наконец, посетив Берлин, Берцели­ус вернулся на родину.

Теперь ему предстояло начать новую проверку атомных весов. Закон Дюлонга и Пти и закон изоморфизма Эйльгарда Митчерлиха открыли ему новые возможности. Свои исследова­ния Берцелиус проводил совместно с Митчерлихом и Генрихом

Розе — двумя молодыми немецкими учеными, приехавшими в Стокгольм для усовершенствования своих знаний и ознаком­ления с современными методами научной работы.

Это был период расцвета творческой деятельности Берцели­уса, пожалуй, самого крупного ученого первой половины XIX столетия. Его деятельность на протяжении последующих десяти лет сопровождалась частыми поездками в Европу. Одна­ко работу в лаборатории он не оставлял. За это время он полу­чил в свободном состоянии и изучил кремний, титан, цирконий и торий. Занимаясь классификацией минералов, Берцелиус установил, что «кремневое вещество» является окислом неиз­вестного элемента, соединения которого знал еще Карл Виль­гельм Шееле. «Кремневое вещество» знакомо ученым с давних времен, но, к сожалению, никто не мог получить этот элемент в свободном состоянии.

Имея в виду исключительную активность калия, Берцелиус решил проверить, не отнимет ли этот металл фтор от фторида кремния. Он получил соединение по методу Шееле и подверг его действию металлического калия. Его предположения оправ­дались. По окончании реакции в сосуде остался коричневый порошок, который легко сгорал и превращался в «кремневое вещество». Это был новый элемент, который получил название «силициум» (кремний).

Метод оказался весьма удобным, и Берцелиус решил приме­нить его к соединениям других элементов, еще не выделенных в свободном состоянии. И действительно добился успеха. В 1824 году при обработке двойной соли фторида калия — цир­кония металлическим калием был впервые получен цирконий. На следующий год таким же методом он получил титан. Много затруднений доставил ученому неизвестный элемент, который содержался в минерале, присланном ему из Норвегии. Берцели­ус извлек этот элемент из горной породы с помощью фторида калия и подверг восстановлению металлическим калием. Про­цесс протекал легко, но новый металл обладал высокой актив­ностью и почти мгновенно превращался в окисел. Приняв спе­циальные меры для предохранения его от окисления, Берцелиус сумел получить новый металл, правда в весьма незначительном количестве. Этот элемент получил название «торий». Еще три­надцать лет назад, когда Берцелиус работал вместе с Ганом, он предложил то же самое название для элемента, окисел которого они тогда изолировали из минерала, полученного в шахтах Фалуна. Исследования Вёлера показали, что открытый ими окисел принадлежал элементу пттрию. Теперь, однако, сомне­ний не было: открытый Берцелиусом элемент — торий. Элемент получался в незначительных количествах, и это обстоятельство мешало изучению его свойств. Тогда Берцелиус решил подроб­но исследовать свойства окиси тория.

В этот период в лаборатории Берцелиуса работали п совер­шенствовали свои познания в химии многие псследователи, став­шие впоследствии известными учеными. Среди них были Фрид­рих Вёлер, Герман Гесс, Густав Магнус, Карл Густав Мо-сандер и другие.

В 1826 году Берцелиус полностью завершил работу по опре­делению атомных весов элементов и опубликовал третью по сче­ту таблицу атомных весов. Почтп все значения в ней были точ­ными, за исключением атомных весов серебра, калия и натрия; Берцелиус принимал, что формула их окислов МеО, а не Ме₂O, каковой она является в действительности.

Параллельно с лабораторными исследованиями Берцелиус занимался и научно-литературной деятельностью. Он система­тически читал все публикации в области химии и готовил корот­кие резюме-доклады о каждой статье. Эти резюме печатались в известном тогда реферативном журнале «Яресберихте» — «Еже­годные обзоры».

Огюст Лоран

В 1832 году вместе с англичанином Уильямом Джонстоном, ставшим впоследствии профессором химии в Дархеме, Берцели­ус исследовал соединения олова. Вот уже несколько раз они получали довольно странные результаты. Анализы окислов оло­ва показывали, что по химическому составу должен быть только один высший окисел. В лаборатории, однако, исследователи получали два различных вещества.

— В чем же разгадка тайны? Ясно, что одному химическо­му составу отвечает только одно соединение, однако здесь опыт показывает обратное, — рассуждал Берцелиус.

— Может быть, это своего рода исключение? — заметил Джонстон.

— Исключения тоже надо уметь объяснить.

И все-таки Берцелиус нашел объяснение этому загадочному явлению. Оказалось, что и другие ученые столкнулись с подоб­ными фактами. Вёлеру, например, удалось превратить цианат аммония в мочевипу. Оба вещества обладали совершенно одина­ковым количественным составом, но их свойства коренным обра­зом разнились. И открытый Фарадеем газ бутилен представлял ту же загадку. Бутилен состоит из 85,7% углерода и 14,3% во­дорода. Этим же количественным составом обладает и «олефиновый газ» (этплеп), по его удельный вес вдвое меньше, чем у бутилена. Берцелиус все больше убеждался в том, что сущест­вуют несколько веществ с одинаковым количественным соста­вом, но различными свойствами. Это явление он называл изоме­рией. Позднее ученые установили существование многих видов изомерии, а когда ввели понятие «молекулярный вес» и полу­чила развитие органическая химия, такое родство, как у бути­лена с этиленом, стали называть гомологией.

В 1841 году Берцелиус предложил термин «аллотропия» для установленной им способности одного и того же элемента суще­ствовать в виде различных простых веществ. В то время уже были открыты и изучены аллотропные формы углерода, серы, фосфора.

Порой жизнь приносила Берцелиусу и разочарования, и, в частности, они были связаны с развитием органической химии. В это время ученые открыли и изучили реакции, которые не только не могли быть объяснены с помощью электрохимической теории, но, наоборот, полностью противоречили ей. Ученые открыли также новые реакции, при которых водород замещался хлором. Согласно теории Берцелиуса, это было невозможно, по­скольку хлор отрицателен, а водород положителен. Но электро­химическая теория утверждала, что положительно заряженный водород связывается в соединения с отрицательно заряженным элементом, следовательно, хлор не может замещать его:. в ре­зультате реакции соединились бы два отрицательных элемента.

Жан Батист Дюма

Они должны были отталкиваться, а не соединяться! Однако хло­рирование органических соединений было фактом, хотя и про­тиворечило теории Берцелиуса. Исследователи получали все новые и новые соединения и изучали их свойства.

Вопреки очевидности Берцелиус сомневался в подлинности получаемых учеными данных. Он обвинял авторов статей в фальсификации и не мог поверить, что монохлоруксусная кис­лота получается при замещении одного атома водорода уксус­ной кислоты хлором. Он подверг уничтожающей критике тео­рию ядер Огюста Лорана, согласно которой органические со­единения образуются из одного основного углеводорода. Как считал Лоран, соединение органических веществ подчиняется закону, аналогичному закону Гей-Люссака о простых объемных отношениях: органические вещества связываются между собой в простых объемных отношениях.

Несмотря на все усилия Берцелиуса защитить электрохими­ческую теорию, дальнейшее развитие химии требовало новых, более совершенных идей.

Жан Батист Дюма полностью опроверг теорию Берцелиу­са. Времена менялись, накапливались новые факты, появлялись новые ученые. Наука неуклонно развивалась.

Работы нового поколения химиков невольно приносили все больше и больше огорчений великому ученому. Он чувствовал себя от этого еще более одиноким и только теперь всерьез стал подумывать о женитьбе. Его избранницей стала дочь государ­ственного канцлера Швеции Попиуса, старого друга Берцелиу­са. Приготовления к свадьбе были долгими и торжественными. Предварительно Берцелиусу был пожалован титул барона. На­конец была сыграна пышная свадьба. В то время ему было пятьдесят шесть лет, а его жене, Иоанне, — двадцать четыре года. Разница в возрасте, однако, не помешала этому браку быть счастливым.

Деятельность Берцелиуса как ученого продолжалась до кон­ца его дней. В частности, в 1836 году в журнале «Летописи по физике и химии» он опубликовал очень важную статью, в которой обращал особое внимание на весьма загадочное явле­ние. Многие ученые наблюдали и изучали химические реакции, скорость которых значительно увеличивалась в присутствии другого вещества, по-видимому не принимавшего непосредст­венного участия в реакции. В своей статье Берцелиус привел несколько таких примеров. Вещество, изменяющее скорость реакции и остающееся неизменным после ее окончания, он назвал катализатором.

С особой тщательностью Берцелиус готовил теперь доклады для «Ежегодных обзоров». Это была одна из самых боль­ших заслуг перед наукой в последние годы жизни ученого.

Йене Якоб Берцелиус — крупнейший ученый первой поло­вины XIX века. Его заслуги в развитии химической науки огромны. Им проделана исполинская работа по определению атомных весов; ему принадлежит открытие и получение в чис­том виде новых элементов — церия, селена, тория, кремния, ти­тана, тантала, циркония и ванадия; его большая педагогическая деятельность дала мощный толчок развитию химии. Дело вели­кого шведского химика было продолжено плеядой молодых уче­ных — его учеников, работавших в Швеции, России, Германии, Англии, Франции.