Достоверно о происхождении слова «химия» учёные до сих пор ничего не знают. Одни утверждают, что оно появилось в Египте, другие говорят, что это греческое слово.
Но дело, в конце концов, не в слове! Гораздо важнее узнать, когда и где зародилась эта наука.
И на этот вопрос точного ответа пока нет. Ясно лишь, что химия — одна из древнейших наук, знакомых человечеству. Её возраст исчисляется не сотнями лет, а тысячами.
Её истоки уходят в те времена, когда на Земле появились первые мыслящие существа — люди. И невозможно назвать первого химика, так же как и имя гения, который открыл огонь и первый применил его для человеческих нужд.
А кто первый догадался вспахать землю? Кто научился изготовлять ткани из волокон, а затем окрашивать их?
Химия! Наука чудес и мечтателей… Именно такой была она у древних народов. Искусные химики Вавилона и Египта, Индии и Китая проводили очень сложные химические опыты, но найти им правильное объяснение они не умели.
Представьте себе учёного, склонившегося над котлом, где кипит смесь олова и меди. Два эти металла сплавятся вместе и превратятся в вещество золотистого цвета.
Мы теперь знаем (это покажет нам анализ), что золотистый цвет полученного сплава не имеет никакого отношения к золоту. В нём есть только атомы химических элементов меди и олова.
Но в те времена самого понятия «химический элемент» не существовало. Мы уже говорили о древних китайцах, которые считали, что всё в природе состоит из воды, огня, земли, дерева и золота.
Со временем элементами начали называть не вещество, а его свойства: тепло, холод, влажность и сухость.
Как устроены вещества, окружающие нас? Где найти ключ, который откроет неведомые тайники? И где глаза, способные заглянуть в скрытый от нас мир?
Эти вопросы волновали мыслящих людей всех времён. Искал на них ответа и Ломоносов. «Химия первая проникнет во внутренние чертоги тел», — предсказывал он.
Но истинным химиком Ломоносов считал не того, кто проделывает бесчисленное множество опытов, а того, кто находит им объяснения, кто, исследуя природу, мог выведать у неё самые сокровенные секреты. Химик должен быть вооружён знаниями математики, геометрии, физики и химии.
Именно таким учёным был сам Ломоносов. Он взял от науки всё, что можно было получить от неё в восемнадцатом веке. По крупицам собирал он истинные знания, очищая их от религиозных предрассудков, от всего наносного, что накопилось за тысячелетия.
И как из маленького семечка садовод выращивает высокое, стройное дерево, Ломоносов из крупиц истины сумел создать целое учение, объясняющее законы природы.
Можно с уверенностью сказать, что нет ни одного вещества в природе, которое не побывало бы в руках у химиков.
Разнообразный мир окружает нас. Мы радуемся его беспрерывному движению, краскам, формам, звукам.
Химики, как и мы с тобой, любят землю с её травами, рудами, металлами, красотой гор и запахом цветов. Но химики не только любуются миром, они изучают его. В течение многих веков они исследуют сложное хозяйство природы.
А попробуй только назвать все известные тебе вещества. Ты насчитаешь их не одну сотню. Только оглядевшись в своей комнате, ты увидишь их множество: хлеб, вода, фарфор, дерево, бумага, стекло, краска, которой покрыты стены, чернила в чернильнице.
В кухне ты найдёшь новые вещества: алюминий, из которого сделаны кастрюли, пластмасса электрических выключателей, медь водопроводного крана, холст полотенца…
Некоторые учёные для большей ясности называли химические элементы «кирпичиками мироздания».
Они говорили, что все вещества в природе сложены из химических элементов, как дома из кирпичей.
Но это сравнение нельзя признать верным! Ведь кирпич остаётся самим собой в любой постройке, будь то одноэтажный домик или высотный дворец: ни цвет, ни форма, ни другие его качества не меняются. Иное дело химический элемент! Соединяясь с другими химическими элементами, он как бы утрачивает свои личные свойства.
Мне это стало понятно после того, как я узнала, что натрий и хлор вместе составляют поваренную соль, которую мы каждый день употребляем в пищу.
Натрий — блестящий серебристый металл, хлор — газ жёлто-зелёного цвета, удушливого запаха.
Куда же девается блеск натрия, цвет и запах хлора? Ведь соль совсем иная — белая, кристаллическая, солёная на вкус!
В 1778 году в маленьком английском городке Пензэнс родился человек, который сыграл немалую роль в истории химии. Звали его Гемфри Дэви.
Пока Гемфри учился в школе, ни учителя, ни родные не замечали в нём особых способностей к наукам. Он был обычным шаловливым мальчишкой. Больше всего Гемфри любил валяться на берегу моря, смотреть, как плывут по синему небу белые облака. И ещё одно занятие привлекало будущего учёного — ловля рыбы.
Лишь после смерти отца Гемфри понял, что так больше продолжаться не может! Отец его был резчиком по дереву. И при его жизни семья жила очень бедно, а после смерти нужда хозяйкой поселилась в их доме.
Гемфри пошёл работать учеником к местному аптекарю. Работа была не сложная, но скучная. Изволь-ка целые дни растирать мази да разливать микстуры по бутылям! Но, как это ни странно, именно аптекарское ремесло привело Гемфри к науке.
Ему нравилось смешивать жидкости и смотреть, что из этого получится. Он пристрастился к работе и часто задерживался в аптеке до полуночи. Не только для того, чтоб выполнить задание хозяина! У него появились собственные интересы! Он проделывал различные химические опыты. И тут Гемфри понял, как много упущено времени, как мало знаний унёс он из школы.
За кем же из них отправимся мы? Натрий более знаком нам. Пойдём за ним. Вот бежит горный ручеёк. Он торопливо несётся с горы, увлекая за собой мелкие песчинки, глинистый ил. Исследуем его воду и мы найдём здесь много натрия.
Но, конечно, не надо думать, что в воде ручейка плавают кусочки серебристого металла натрия! Ведь мы уже знаем, что в природе — на открытом воздухе или в воде — натрий не может оставаться неизменённым.
В природе он как бы постоянно скрывается под шапкой-невидимкой.
В воде ручья мы найдём натрий в виде различных солей. Одна из них тебе хорошо знакома. Она постоянно перед тобой на обеденном столе, называют её поваренной. Но в ручье есть ещё множество других солей! Может быть, тебе знакомы их названия: углекислые, сернокислые, фосфорнокислые?
Тот же, кто впервые слышит, что вода в ручье содержит соли, может удивиться, почему она не кажется солёной, когда её пьёшь? И колодезная вода тоже не имеет соленого вкуса. Наоборот, пить её очень приятно. Причём в каждом ручье или колодце вода имеет свой особый вкус, цвет и запах.
Поваренная соль — один из продуктов, имеющихся в природе в готовом состоянии. И запасы её огромны. Море — главный источник соли, но немало её и в солёных озёрах. Одно только озеро Баскунчак, расположенное в Астраханской области, содержит почти миллиард тонн чистейшей соли.
Издали кажется, что озеро покрыто снегом. Это — соль. Она лежит здесь, как в большой чаше. Сверх неё местами проступает густой рассол. Но он не мешает проехать по озеру на лошади. Берега озера изрезаны оврагами, а по ним текут соляные ручьи, питающие озеро. Они-то и приносят соль, вымытую из глубины земли.
А разве в глубине земли имеется соль? Да. И таких мест на земном шаре известно немало. Например, неподалёку от города Кракова расположены старинные соляные копи. На восемьсот километров в длину тянутся под землёй скопления белой чистой соли. Её добывают здесь издавна. В её толще пробиты коридоры, ведущие в подземные залы, столовые и даже в устроенные под землёй церкви.
Известны также соляные горы в Испании.
Мы увлеклись путешествиями натрия и совсем забыли, что рядом с ним жил его брат — калий. Что же произошло с калием после разрушения полевого шпата?
Учёные установили, что пока оба элемента спокойно лежали в твёрдой горной породе, количества их были почти одинаковы. Натрия немного больше двух с половиной процентов, калия немного меньше.
Но вот полевой шпат разрушился. Горные ручейки понесли к рекам мелкие песчинки, ил и растворённые соли, где, как мы уже знаем, много натрия. А калий? Имеется ли он в реках? Да, но его в три раза меньше, чем натрия.
Куда же девался калий? Может быть, он какими-либо другими путями добрался до моря? Исследуем морскую воду.
В море калий имеется. Он так же, как и натрий, соединяясь с хлором, образует соль, которая называется хлористым калием. Но хлористого калия в морской воде в тридцать раз меньше, чем хлористого натра.
Куда же исчез калий? Кто похитил его?
Интересно, что биография хлора, как и биография натрия и калия, с которыми он дружно уживается в солях, связана с именем Гемфри Дэви.
Но не будем забегать вперёд. Родословную хлора надо искать в работах учёных, живших четыреста-пятьсот лет назад.
В одной из книг того времени рассказывается, как учёный Базилий Валентинус, прокаливая поваренную соль с медным купоросом и квасцами, получил новое, никому до него неизвестное, вещество.
Это вещество имело вид тяжёлого белого дыма. Оно наполняло комнату едким удушливым запахом. От него першило в горле, слезились глаза.
Исследователь собрал белый дым в стеклянный сосуд. Покашливая и вытирая слёзы, он охладил сосуд с дымом и добавил в него воды. Получилась бесцветная жидкость, на вид совсем неопасная.
Прошло не больше года с тех пор, как хлор был объявлен химическим элементом. Кое-кто из старых учёных всё ещё упорствовал, не желая согласиться с этим.
Но в одном заводе произошло событие, заставившее поколебаться самых несговорчивых противников Дэви.
Говорят, что в этом событии немаловажную роль сыграла… обыкновенная серая кошка.
Произошло оно в Париже в 1811 году. В это время Наполеон вёл опустошительные войны в Европе, и ему требовалось очень много пороха. Для производства пороха употреблялась селитра. В Париже был построен селитренный завод.
Одним из материалов, которые здесь использовались, была зола морских водорослей.
Большие количества морских водорослей сжигались, зола их высушивалась, а затем растворялась в больших медных котлах. Из растворов золы извлекали соли калия, необходимые для изготовления селитры.
Есть такая болезнь. Называется она зобом. На шее больного появляется опухоль. Она часто разрастается до огромных размеров и висит под подбородком, как круглая дыня. Больной делается раздражительным, теряет трудоспособность, у него ослабевает память, заболевает сердце.
Долго не могли медики объяснить происхождение этой болезни. Знали, что зоб — опухоль щитовидной железы. Но почему она опухает и как её лечить, было неясно.
Щитовидная железа — маленький неприметный орган нашего тела, но роль его огромна. Железа эта выделяет в кровь особые вещества, которые влияют на работу сердца, мозга, нервной системы. Если почему-либо нарушается её деятельность, это тотчас же отражается на самочувствии человека.
И вот оказалось, что для точной и бесперебойной работы щитовидной железы нужен иод. Это было установлено совершенно точно. Стоило регулярно добавлять в пищу зобных больных иодистые соли, как болезнь постепенно проходила.
Об этом могла бы рассказать скромная морская водоросль — ламинария.
Ламинария не похожа на растения, к которым привык наш глаз. Окрашенная в самые различные цвета — розовый, красный, фиолетовый, — она и форму имеет различную. У неё нет привычного для нашего глаза деления на лист, стебель, корень.
Иные ламинарии похожи на длинные, изящно разветвлённые нити, другие — на огромные толстые листья, третьи имеют вид круглого кочана капусты и так и называются «морской капустой».
К ламинариям же относится самое большое растение на земном шаре. Длина его триста метров. Целые подводные леса образует оно в морях и океанах. У этого растения трудное латинское название — «макроцистис пирифера».
Так вот, ламинария и могла бы поведать, как удаётся ей накапливать в себе иод, как она отыскивает его в морской воде и извлекает оттуда, как хранит в себе накопленные атомы иода, превращаясь в живой склад этого ценного химического элемента.
В семье иной раз бывает так: один брат белокурый, невысокого роста, другой, наоборот, высокий, темноволосый, а третий — рыжеватый, среднего роста. И всё же, вглядишься в их лица и увидишь много общего: одинаковый разрез глаз, одна и та же форма носа, те же зубы, улыбка.
Так и химические элементы. Среди них есть настолько похожие между собой, будто они члены одной семьи.
Вспомним калий и натрий. Вполне справедливо было назвать их братьями-близнецами. Они и внешне мало отличаются друг от друга и в природе встречаются рядом, а по соседству с ними учёным удалось открыть ещё несколько металлов, сходных с нашими близнецами. Это цезий, литий, рубидий. Они такие же серебристые, мягкие, также плавятся при низких температурах, не могут существовать на открытом воздухе.
С плавиковой кислотой учёные были знакомы давно. Знали, что её нельзя было оставлять в стеклянной посуде. Она разрушает стенки и дно банки и выливается вон, сжигая на своём пути металлические и стеклянные предметы.
Химики научились хранить плавиковую кислоту в бутылях из каучука и парафина.
Более ста лет учёные мужественно наступали на плавиковую кислоту, стараясь выведать, какой элемент в ней обладает такой разрушительной силой?
Ни с одним химическим элементом за всю историю химии не было связано столько тяжёлых и даже трагических случаев, как с тем, который заключён в плавиковой кислоте.
Даже название он получил за свои опасные свойства. Его назвали — фтор. «Фторос» — слово греческое, означающее «разрушающий». Химики хотели изучить фтор поближе, но многие из них умирали, как солдаты в бою с неравным коварным врагом. Другие до конца своих дней оставались инвалидами.
Говорят, что Гемфри Дэви тоже отравился фтором, пытаясь открыть его в плавиковой кислоте. Но ему это так и не удалось.
Дмитрий Иванович Менделеев родился в 1834 году.
Так же, как другой гениальный русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов, он вырос вдали от столицы, на одной из суровых окраин необъятной России в семье директора Тобольской гимназии. Когда умер отец и семья осталась без средств к существованию, мать открыла небольшой стекольный завод.
Маленький Митя с детства познакомился с запахом кислот, щёлочей и мог наблюдать различные химические превращения. Часами простаивал он около стеклоплавильных печей, живо интересуясь работой стеклодувов и химиков.