Лаборатория химических историй. От электрона до молекулярных машин - Михаил Левицкий

Опередившие время

Бывают случаи, когда сделанное открытие намного опережает существующий уровень знаний, и тогда практически никто не может предсказать его судьбу, в том числе и сам автор.

М. Фарадей, открывший явление электромагнитной индукции, на вопрос своего учителя Г. Дэви, где удастся его применить, ответил, что, вероятно, можно будет делать какие-нибудь игрушки. Оказалось, что создавать можно совсем не игрушки – на этом открытии основана вся современная электроэнергетика.

В 1827 г. датский химик В. Цейзе получил необычную соль, в которой, помимо неорганических ионов, присутствовала нейтральная органическая молекула этилена – KCl • PtCl2 • C2H4 • H2О. Состав соединения, названного солью Цейзе, вызвал удивление, но формулу, предложенную автором, химики, среди которых был авторитетнейший Ю. Либих, никак принять не могли. Естественно, и автор не мог объяснить строение и тем более предсказать судьбу нового соединения. Ученые смогли понять ее строение лишь в 1950-х гг. (спустя почти 130 лет!), когда стала интенсивно развиваться химия комплексов переходных металлов. В современном написании соль Цейзе выглядит несколько иначе. Пунктирная линия от молекулы этилена к атому платины обозначает π-комплексную связь (рис. 9.9). В настоящее время химия π-комплексов переходных металлов представляет собой крупную главу современной науки.

Английский физик Э. Резерфорд, лауреат Нобелевской премии 1908 г. по химии, впервые осуществивший в 1919 г. искусственное расщепление атома азота до атома кислорода с помощью α-частиц, считал чистым вздором надежды на то, что таким способом можно будет получать энергию. Свою уверенность Резерфорд передал ученику, немецкому ученому О. Гану, который в 1934 г. буквально высмеял известного химика Иду Ноддак, обратившуюся к нему с идеей расщеплять атомы с помощью нейтронов. О. Ган посоветовал И. Ноддак не выступать публично с подобными мыслями, чтобы не потерять репутацию хорошего ученого.

Через пять лет Ган экспериментально обнаружил то, что ранее предположила Ида Ноддак, и это стало одним из самых важных явлений ХХ столетия. Деление ядер урана под действием нейтронов заложило основу ядерной энергетики. В 1945 г. О. Ган был удостоен Нобелевской премии за открытие деления тяжелых ядер.

Передовые идеи и исследования всегда встречают ироническое отношение современников, поскольку они не сулят моментальной и очевидной пользы. Альберт Эйнштейн, понимавший, что путь от его теорий к реальным применениям весьма далек, как-то заметил, что "понимает теперь, почему так приятно колоть дрова: дело идет без задержек и видишь сразу результат своих трудов!"[19].

Результатами работы Эйнштейна многие из нас уже пользуются постоянно – речь идет о спутниковой навигации. Спутники, посылающие навигационные сигналы, постоянно движутся вокруг Земли, и, согласно теории Эйнштейна, скорость течения времени на них другая, нежели на Земле, поэтому приходится вводить соответствующие поправки (20–30 наносекунд), что позволяет с точностью до нескольких метров определять координаты объекта на Земле – например, движущегося автомобиля. Без введения таких поправок точность определения координат резко снижается.

Не все всегда справедливо

Судьба не всегда делит славу строго по справедливости. Ранее было рассказано, что работы Бойля и Мариотта разделяет 15 лет, и тем не менее их имена стоят рядом, но есть иные примеры. Через три года после того, как А. Авогадро опубликовал свой знаменитый закон (см. раздел «Фундаментальный закон, открытый с помощью рассуждений»), в 1814 г. появилась статья французского физика А. Ампера, где он сформулировал положения, очень близкие к закону Авогадро. Позже Ампер признавал, что с работами Авогадро ознакомился после опубликования своей статьи, и на своем приоритете не настаивал. Справедливости ради следует отметить, что в редких научных изданиях можно встретить словосочетание «закон Авогадро – Ампера».

Голландский химик Я. Вант-Гофф, работая в Париже, познакомился с французским химиком Ж. Ле Белем, и вместе они иногда обсуждали вопросы стереохимии. Ле Бель независимо от Вант-Гоффа и почти в то же самое время предложил ввести понятие асимметрического атома, объясняющего оптическую активность. По воспоминаниям современников, между Вант-Гоффом и Ле Белем никогда не возникало споров о приоритете: они всегда относились друг к другу с взаимным уважением. Тем не менее Я. Вант-Гофф вошел в историю науки как основатель стереохимии, а имя Ле Беля известно лишь историкам. Не следует думать, что Вант-Гофф энергично добивался признания своих заслуг, – есть примеры того, как он уступал право приоритета, хотя имел все основания считать себя первооткрывателем. Известный принцип смещения равновесия при изменении внешних условий носит имя А. Ле Шателье, который в простой форме объясняет, как можно сдвинуть равновесие: при воздействии на химическую систему температуры или давления равновесие сдвигается в ту сторону, которая позволяет снизить внешнее воздействие (то есть система старается "убежать" от постороннего влияния). Впервые этот принцип сформулировал именно Вант-Гофф (см. раздел "Химическая реакция – живое существо").

Фундаментальное уравнение кинетики, связывающее скорость реакции и температуру, носит имя С. Аррениуса, в то время как впервые его предложил и применил к некоторым экспериментальным результатам все тот же Вант-Гофф, который, будучи человеком достаточно скромным, никогда не настаивал на своем приоритете. Он отдал все лавры открытия товарищу по борьбе за становление новой науки – физической химии.

Одно из самых заметных событий, изменившее мировоззрение химиков ХХ столетия, – создание теории химической связи. В 1916 г. Льюис опубликовал работу, в которой впервые было сказано то, что в наше время вошло в школьный курс химии: связь между атомами в молекуле осуществляют электроны. Современники не смогли оценить по достоинству работу Льюиса, но спустя три года на нее обратил внимание известный физик И. Ленгмюр, который дополнил представления Льюиса о ковалентной и ионной связи. Авторитет Ленгмюра (позже ставшего лауреатом Нобелевской премии) в то время был столь высок, что молва невольно приписала ему создание теории химической связи. В наше время справедливость частично восстановлена: имя Г. Льюиса стоит в первом ряду крупнейших химиков минувшего столетия, а термин "льюисовы кислоты и основания" постоянно встречается в современных работах.

Известно, что Д. И. Менделеев в свободное время любил переплетать книги и мастерить чемоданы. Возможно, это легенда, как и то, что продавцы Гостиного Двора в Петербурге считали странного покупателя профессиональным чемоданных дел мастером. Любимыми занятиями А. М. Бутлерова было выращивание кустов камелий и роз, а также пчеловодство, А. Эйнштейн во время отдыха часто играл на скрипке, М. Планк любил музицировать за фортепиано, а для К. Оствальда рисование было лучшим способом восстановить силы.