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

В 1925 г. супруги сообщили, что обнаружили в уральской самородной платине новый элемент № 43, предсказанный Менделеевым и условно названный им эка-марганцем. Они назвали элемент мазурием в честь победы немецких войск в 1914 г. над русской армией генерала Самсонова у Мазурских болот. Никаких весомых доказательств, подтверждающих открытие, они не представили, но никогда не испытывали сомнения в своей правоте. Во время Второй мировой войны В. Ноддак был назначен оккупационными властями профессором химии во французском городе Страсбурге. Первое, что он сделал, – внес символ нового элемента Ма в изображение периодической системы на стене главной химической аудитории.

Позже выяснилось, что получить элемент № 43 супруги Ноддак никак не могли, поскольку он практически не присутствует в земной коре. В исчезающе малых количествах он может быть лишь зафиксирован в продуктах распада урановых руд. Элемент № 43 (названный технецием) был получен лишь в 1937 г. при облучении дейтронами молибденовой пластины. Тем не менее даже в 1969 г. Ида Ноддак выражала твердую уверенность, что открытие мазурия когда-нибудь подтвердится, но, естественно, этого так и не произошло.

Такую же настойчивость проявили супруги при попытке получить элемент № 75. В 1925 г. они поспешили известить мир, что выделили новый элемент из самородной платины, а также из минерала колумбита (смесь оксидов Fe, Mn, Nb и Ta), назвав его рением в честь Рейнской провинции Германии – родины Иды Ноддак. Независимая проверка показала, что в указанных минералах нового элемента нет. В течение двух лет Ноддаки пытались доказывать, что они все же открыли новый элемент, впрочем, попутно они признавали и некоторые свои ошибки в приведенных доказательствах. В том же 1925 г. неуловимый элемент был получен английским химиком Ф. Лорингом из пиролюзита (MnO2) и чешскими учеными Я. Гейровским и В. Долейжаком из марганцевых руд. Наконец через три года, в 1928 г., Ноддаки сумели выделить рений из молибденита (MoS2). Долгие запутанные споры вокруг приоритета первооткрывателей в конечном итоге привели к тому, что сохранилось предложенное ими название элемента и честь открытия исторически закрепилась все-таки за Ноддаками, о чем можно прочесть во всех справочниках. Рений стал последним химическим элементом, обнаруженным в земной коре, а все последующие новые элементы были получены с помощью ядерных реакций.

Истинные ученые, увлеченные поиском, вероятно, оказываются наиболее незащищенными перед идеологическим натиском государственной машины. Поведение ученых разных стран, оказавшихся в тисках диктаторских режимов, удивительным образом совпадает. Буквально из последних сил они продолжают научную деятельность, словно утверждая, что запретов для научной мысли не существует.

На грани гибели

В предшествующих главах много раз были показаны структуры различных молекул. Возникает естественный вопрос: каким образом ученые смогли увидеть все изображенные молекулярные конструкции? Это результат рентгеноструктурного анализа, позволяющего представить строение молекул в виде шаростержневых моделей. В предыдущих рассказах многократно упоминались имена нобелевских лауреатов, и создание рентгеноструктурного анализа тоже было отмечено этой премией. В 1914 г. лауреатом Нобелевской премии по физике стал немецкий ученый Макс фон Лауэ. Он направил рентгеновы лучи на кристалл сульфата меди и получил на фотопленке набор отражений – так называемую дифракционную картину, которая со временем позволила после математической обработки изобразить структуру молекулы.

Судьба золотой нобелевской медали Лауэ своеобразна. После прихода нацистов к власти в Германии Лауэ – убежденный противник нацизма – вместе с другим немецким нобелевским лауреатом по физике Дж. Франком передал свои нобелевские медали в Копенгаген датскому физику Нильсу Бору на хранение, чтобы их не конфисковали. Ситуация стала драматической, когда в апреле 1940 г. нацисты вторглись в Данию. Вывоз золота из гитлеровской Германии считался серьезным преступлением. Если бы нацисты нашли эти медали с выгравированными на них именами лауреатов в Копенгагене, то ученым, скорее всего, грозила бы казнь. Коллеги Бора не видели смысла в том, чтобы зарывать медали в землю – их все равно могли обнаружить. Решение нашел венгерский химик Дьёрдь де Хевеши, работавший в те годы в Институте Бора. Физиков спасла химия: Хевеши растворил медали в царской водке (смесь соляной и азотной кислот), а бутылки с желтоватой жидкостью оставил у всех на виду, и при обыске нацисты не обратили на них внимания. После окончания Второй мировой войны золото выделили из раствора и отправили в Швецию Нобелевскому комитету, который заново отчеканил медали и передал их лауреатам. По воле судьбы Хевеши, фактически спасший двух ученых, был своеобразным образом вознагражден – в 1943 г. он стал нобелевским лауреатом по химии за работу по использованию изотопов при изучении химических процессов. Эти исследования легли в основу нового направления науки – радиационной биологии. Однако далеко не все столкновения ученых с тоталитарным режимом заканчивались столь благополучно.

Сломанные судьбы

Двое талантливых немецких химиков Рихард Вильштеттер (1872–1942) и Фриц Габер (1868–1934) сохранили дружбу со студенческих лет. Р. Вильштеттер – ученик выдающегося химика А. Байера, в 1915 г. был удостоен Нобелевской премии за исследования природных красящих веществ, в том числе хлорофилла. Позже он провел основополагающие исследования в химии ферментов. С приходом к власти в Германии нацистов Вильштеттер – еврей по национальности – был отстранен от преподавания в университете и от научной деятельности. Некоторое время ему удавалось руководить работой сотрудников по телефону, но в 1938 г., спасаясь от преследований, он бежал в Швейцарию, откуда еще некоторое время продолжал следить за прерванными исследованиями, общаясь с бывшими сотрудниками по переписке.

Ф. Габер тоже вскоре сумел заявить о себе – он получил Нобелевскую премию в 1918 г. за разработку промышленного синтеза аммиака, решившего остро стоявшую во всем мире проблему химически связанного азота. Горячо преданный родной Германии, в начале Первой мировой войны он возглавляет военно-химический департамент. Именно он, желая обеспечить победу своей стране, был инициатором применения первых боевых отравляющих веществ, что позже вызвало ожесточенные споры о правомерности присуждения Нобелевской премии создателю химического оружия. Одновременно вместе с Вильштеттером он разрабатывает конструкцию противогаза. После проигранной войны он всеми силами старается помочь Германии выплатить наложенную контрибуцию – ищет способы добычи золота из морской воды, в итоге оказавшиеся неудавшимися.

Отвлечемся на время от основной темы. Сама постановка задачи извлечения золота из морской воды вполне разумна, но решить ее очень трудно, поскольку один литр морской воды содержит всего лишь 10–9 г золота. Однако с учетом общей массы воды мирового океана суммарная величина будет значительной – приблизительно восемь миллиардов тонн. Поиск решения такой проблемы продолжается и в наши дни. Например, исследования показали, что в горячих источниках Исландии повышенное содержание золота. Посчитано, что запасы воды в этих источниках содержат приблизительно 50 т золота. Для его эффективного извлечения решено было использовать бактерию, обитающую в золотоносных рудниках и избирательно накапливающую золото, однако эта бактерия не развивается в воде. В бактерии был найден нужный ген и встроен в другую бактерию, живущую в воде. Пока эти исследования находятся в стадии разработки. Другой, возможно, тоже перспективный прием – извлечение золота с помощью ионообменных смол.