Карнавал молекул. Химия необычная и забавная

На некоторых гравюрах (рис. 9.10) чувствуется отчетливое ироническое отношение автора к алхимику.

Гораздо более детально внутреннее убранство лаборатории передавали живописцы, которые в определенный момент почувствовали, что алхимическая лаборатория и связанное с ней нетерпеливое ожидание получить золото – прекрасный сюжет для картины. Основное внимание художника, естественно, было сосредоточено на тех эмоциях, которые владеют изображаемым лицом, однако давняя традиция многих художников – быть точными в деталях – позволяет нам рассмотреть всю обстановку. Алхимик, как правило, окружен различными символическими предметами (череп, глобус, подвешенное к потолку чучело животного), которые должны были помочь в поисках философского камня, а заодно произвести впечатление на непосвященных. Как в нынешние времена, так и ранее, экспериментальные работы чередовались с чтением «научной» литературы, в те времена ее заменяли алхимические трактаты (9.11).

Временами в лаборатории работала целая артель энтузиастов, которая под руководством «маэстро» проводила дистилляцию, измельчение веществ в ступке, прокаливание, отжимание под прессом и многое другое. На некоторых картинах показана печь алхимика, имеющая высокий свод, что представляло собой, по существу, прообраз вытяжного шкафа, удаляющего из помещения продукты реакции с неприятным запахом (рис. 9.12).

Не остались в стороне яркие и драматические моменты в работе алхимиков – вспышки, взрывы, получение светящегося белого фосфора (рис. 9.13).

Мучительные попытки получить золото часто приводили алхимиков к разочарованию. Обломки битой посуды и обилие бесполезных трактатов дополняют на рисунке 9.14 обстановку безысходности.

Далеко не все живописцы старались точно воспроизвести детали окружающей обстановки. Увлеченные эмоциональной стороной сюжета и желанием создать красочное полотно, они дополняли картину яркими покрывалами, гардинами, мало соответствующими обстановке лаборатории алхимика, жившего чаще всего в бедности.

Некоторые алхимики пользовались финансовой поддержкой состоятельных особ, жаждавших заполучить синтетическое золото; естественно, такие «спонсоры» периодически навещали алхимиков с проверкой (рис. 9.15–9.16).

Упадок алхимии начинается с XVI в., в конце XVII в. она практически исчезла как научное направление, но алхимические сюжеты еще долгое время вдохновляли живописцев.

Заканчивая рассказ об алхимиках, отметим, что синтетическое золото все же получено, но только с помощью не химических, а ядерных реакций. Теоретически эта задача несложная, необходимо взять ядро ртути – ближайшего соседа золота – и понизить его заряд на единицу, т. е. удалить из ядра один протон.

Известны процессы, когда ядро бомбардируют нейтронами, в результате ядро выбрасывает протон и электрон, и заряд ядра понижается на единицу. Тем не менее теоретическая возможность и ее реальное воплощение – не одно и то же, задача оказалась совсем не такой простой, как виделось вначале.

Опыты продемонстрировали, что при облучении ртути быстрыми нейтронами образуются сразу три изотопа золота: ¹⁹⁸Au, ¹⁹⁹Au и ²⁰⁰Au; напомним, что изотопы отличаются содержанием нейтронов в ядре, но по химическим свойствам это тот же самый элемент. Все образующиеся изотопы золота радиоактивны, т. е. неустойчивы, и в течение нескольких часов или дней, испуская бета-лучи, превращаются в устойчивые изотопы ртути. Естественно, такое золото никого, кроме ученых, не интересует. Оказалось, что природное золото содержит всего один изотоп ¹⁹⁷Au, устойчив только он, что и позволило ему сохраниться в земной коре.

Постепенно стало понятно, что получить устойчивое золото ¹⁹⁷Au можно только из изотопа ртути ¹⁹⁷Hg. Природная ртуть содержит семь изотопов, но среди них нет нужного изотопа ¹⁹⁷Hg, поскольку он радиоактивен и неустойчив. Если его не существует в природе, то, следовательно, его необходимо синтезировать, что удалось осуществить американскому физику Артуру Демпстеру с сотрудниками. Они облучали ртуть медленными нейтронами, при этом к намеченной цели вело превращение только одного изотопа – ¹⁹⁶Hg (из семи присутствующих в природной ртути), его содержание всего 0,15 %. При попадании нейтрона в ядро ртути ¹⁹⁶Hg образуется нужный изотоп ¹⁹⁷Hg и вылетает гамма-квант.

Далее этот изотоп самопроизвольно преобразуется в результате перестройки электронов в атоме. Происходит так называемый K-захват: электрон с одной из внутренних орбиталей захватывается протоном ядра с образованием нейтрона, в результате заряд ядра понижается на единицу и образуется другой элемент, т. е. золото (рис. 9.17).