Великие химики. В 2-х томах. Т. I. - Калоян Манолов

На следующий день он вновь приступил к измерениям. И на этот раз углы, измеренные утром, отличались от послеобеденных измерений на 20 секунд.

— Просто заколдованный круг. — Митчерлих собрал исписанные цифрами листы бумаги и задумался. — А между прочим, какая разница между вчерашними и сегодняшними данными? — Волнуясь, он вновь просмотрел цифры. — Удивительно! Вчерашние и сегодняшние показатели полностью совпадают между собой: и утренние, и послеобеденные. Тогда в чем же причина? — Ответ пришел внезапно. — Температура! Ну, конечно же, температура! После обеда температура выше, отсюда расширение кристаллов. Но все-таки почему меняется угол? Если расширение правильно, угол должен оставаться без изменения.

Чтобы изучить это непонятное явление — изменение углов между гранями кристаллов под действием температуры, — надо было серьезно заняться исследованием температурного расширения кристаллов. Самым большим специалистом по измерению температурных расширений был французский исследователь Пьер Луи Дюлонг.

Митчерлих выехал в Париж зимой 1823 года. Измерения по методу Дюлонга привели его к новому открытию: кристаллы исландского шпата обладают чудесным свойством — при нагревании они расширяются вдоль кристаллографической оси и сжимаются в перпендикулярном направлении.

— Это невероятно, — сказал Дюлонг при их встрече. — Все тела при нагревании расширяются.

— Кальцит тоже расширяется, — ответил Митчерлих. — Его объемное расширение при 100°С составляет 0,001961, только оно не равномерно в разных направлениях. Вдоль оси кристалла расширение при 100 °С составляет 0,00288, а в перпендикулярном направлении наблюдается сжатие порядка 0,00056.

— Вы исследовали другие минералы?

— У меня есть данные еще о нескольких минералах: о доломите, например, и магнезите.

Новое свойство кристаллов назвали анизотропией. Более года Митчерлих посвятил изучению этого явления. Параллельно он продолжал работать и над вопросом о диморфизме. Ученые категорически отвергали возможность того, что одно и то же вещество может выкристаллизовываться в двух различных системах. Весной 1826 года Митчерлих сделал открытие, которое положило конец всем спорам.

Он расплавил серу в фарфоровом тигле и оставил ее медленно остывать. Удаляя появившуюся поверхностную корку, он заметил, что образовавшиеся кристаллы почти бесцветны. Быстро перевернув тигель, он отлил оставшуюся расплавленную серу и дал кристаллам полностью остыть. На первый взгляд их симметричность была не высока. «Выглядят моноклинными», подумал ученый и приступил к определению их системы.

Моноклинные, а сера образует ромбические кристаллы. Это случайность или тоже диморфизм?..

Сомнений быть не могло. Явление, наблюдавшееся для арагонита и кальцита, не случайность. Сера тоже может кристаллизоваться в двух кристаллографических системах — моноклинной и ромбической. По-видимому, это явление обусловлено только температурой: моноклинная сера существует при более высокой температуре.

Утверждения Митчерлиха оказались правильными: вещества в зависимости от условий кристаллизации могут образовывать два вида кристаллов. Его статья, опубликованная в июле-1826 года, окончательно подытожила спор о диморфизме. Позднее учеными было установлено, что существуют вещества, которые могут образовывать и более двух видов кристаллов, поэтому сегодня это явление называется полиморфизмом.

Закон изоморфизма оказался чрезвычайно важным. Применяя его к ряду новых соединений, ученые сумели установить их состав сравнительно простым способом. Митчерлих тоже проводил подобные исследования. Он изучил соединения селена и установил, что при взаимодействии его окиси с водой образуется селеновая кислота, состав которой также был определен.

Селен был открыт Берцелиусом десять лет назад, но его соединения оставались недостаточно изученными. Митчерлих получил селеновую кислоту, но встал в тупик при попытке написать ее формулу. Анализ не давал исчерпывающего ответа. Тогда Митчерлих подверг кристаллизации раствор селената калия и получил крупные прозрачные кристаллы. Он отобрал несколько крупных кристаллов и определил их симметрию. Оказалось, что селенат калия выкристаллизовывается в той же системе, что и сульфат калия. «Если они изоморфны, то непременно должны образовывать и смешанные кристаллы», рассуждал ученый. Он насыпал в стаканчик смесь сульфата и селената калия, налил воды и подогрел, чтобы растворить их. Через несколько дней на дне стаканчика появились крупные, прозрачные кристаллы, форма которых была совершенно идентична форме кристаллов сульфата и селената калия. Анализ показал, что новые кристаллы содержат калий, селен, серу и кислород. «Раз обе соли изоморфны, то можно с уверенностью написать формулу селенат» калия — она будет аналогична формуле сульфата калия, а тогда формула селеновой кислоты идентична формуле серной», — мысленно заключил ученый.

Закон Митчерлиха открывал дорогу в будущее, способствуя новым открытиям. Это поставило Митчерлиха в ряды самых крупных ученых того времени. В 1828 году его избрали членом, Лондонского королевского общества, которое в следующем году удостоило его золотой медали. Через несколько месяцев профессора Митчерлиха избрали почетным членом Петербургской Академии наук.

Успешное решение вопроса о селеновой кислоте воодушевило ученого, и он стал изучать соли многих элементов; определял систему их кристаллизации, рисовал основные формы кристаллов… Митчерлих намеревался провести подобные исследования почти со всеми известными солями и создать полный справочник. Однако ученый был нетерпелив, и до систематизации полученных данных дело никак не доходило. Едва успев закончить исследования одной соли, он тут же приступал к работе с другой. Количество данных увеличивалось с каждым днем, но они оставались в папках, а Митчерлих все не находил времени, чтобы их обработать и опубликовать.

Особенно обстоятельно он изучил соли марганцовых кислот. Применив закон изоморфизма, он установил формулу манганата калия (изоморфного сульфату калия), перманганата калия (изоморфного перхлорату калия), а затем и формулу марганцовой кислоты. Параллельно с этим он изучил сульфаты, селенаты и хроматы натрия, калия, аммония, цинка, серебра, никеля и других металлов. В начале 1833 года Митчерлих прервал исследовательскую работу по кристаллографии, чтобы высвободить время для написания учебника по химии. К этой работе он готовился очень долго, собирал материалы из научных журналов, посещал лаборатории выдающихся химиков Германии, Франции, Швеции, Англии. В учебник химии Митчерлих включил многое из своих исследований, остававшихся до того времени неопубликованными. Работа над учебником утомляла ученого, долгие часы за письменным столом иногда кончались приступом неудержимого раздражения.