История науки: открытие «окисленной воды»

О первооткрывателе перекиси водорода и «спасителе» художников читайте в сегодняшнем выпуске «Истории науки».

От лаборанта до академика

Луи Жак Тенар родился в Шампани в семье фермеров. Родители нашего героя, почувствовав способность сына к наукам, отправили его учиться в местную школу, где Тенар слушал свои первые лекции по химии. В 17 лет он решил перебраться в Париж, чтобы стать фармацевтом.

Вскоре будущий химик понял, что ему нужно научиться использовать специальные инструменты и оборудование, чтобы освоить науку полностью. Поэтому Тенар решил присоединиться к лаборатории химика и фармацевта Николаса Луи Воклена. Однако здесь наш герой неожиданно столкнулся с проблемой. Дело в том, что обучение у Воклена было платным — около 20 франков в месяц. Тенар не мог позволить себе такой суммы, потому предложил Воклену ухаживать за лабораторией и помогать анализировать химические вещества. Профессор согласился.

Так, незаметно для Тенара, прошли следующие три года в качестве лаборанта у известного химика. Однажды в лабораторию Воклена попал образец изумруда, найденного близ французского города Лиможа. Занятой профессор доверил анализ образца Тенару. После многочисленных опытов студент сообщил Воклену, что в минерале содержатся только уже известные науке элементы. Профессор попросил Тенара продолжить работу.

Опыты дали свои результаты: через месяц Тенар вручил профессору 250 граммов глюцина (соединения бериллия). Нашему герою было на тот момент всего 20 лет. Воклена впечатлили способности Тенара, и по протекции своего педагога тот стал учителем химии в школе для детей из состоятельных семей.

Вскоре началась война второй коалиции европейских государств против революционной Франции, и профессор вынужден был покинуть Париж, чтобы принять участие в сражениях. Свои обязанности он возложил на Тенара, которой вскоре стал преподавателем в Политехнической школе. Кроме того, в распоряжении нашего героя оказалась большая лаборатория, и теперь он целиком мог посвятить себя работе. В апреле 1804 года Тенар покинул школу, чтобы занять кафедру в Коллеж де Франс, где стал профессором химии, а шесть лет спустя был избран членом Академии наук. Место в Политехнической школе занял известный впоследствии физик и химик Жозеф Луи Гей-Люссак, вместе с которым Тенар вскоре провел несколько замечательных опытов.

Синь, дрожжи и белила

В 1799 году химик Жан-Антуан Шапталь, которого Наполеон назначил министром внутренних дел, поручил Тенару найти замену ультрамариновому синему пигменту, импортному материалу, который использовался для производства фарфора на Севрской мануфактуре. В течение пятнадцати дней Тенару удалось синтезировать кобальтовую синь, которую позже прозвали «тенаровой синью». Ученый обнаружил, что прокаливание гидроксида алюминия с солью кобальта дает синее окрашивание (образуется алюминат кобальта Co(AlO₂)₂.

Кобальтовая синь быстро завоевала популярность не только в производстве фарфора, но и среди художников. Особенно сильно ее любил Винсент Ван Гог: благодаря тенаровой сини он почти полностью написал свою знаменитую «Звездную ночь».

С 1808 года в лаборатории Политехнической школы Тенар вместе с Гей-Люссаком провел серию опытов с калием и натрием, результаты которых показали, что все они — элементы, а не кислородсодержащие соединения. Гей-Люссак и Тенар исследовали химические свойства полученных металлов, проверили, как они взаимодействуют со многими веществами. В процессе работы ученые химически разложили борную кислоту и получили новый элемент — бор. Кроме того, они попытались разложить на простые элементы вещество, которое тогда называлось «окисленной соляной кислотой». Не добившись результата, химики предположили, что это вещество само — простой элемент. В дальнейшем ученые установили, что соляную кислоту образует соединение хлора с водородом.

Тенар одним из первых изучил процесс спиртового брожения. Ученый пришел к выводу, что все сладкие соки в процессе самоброжения откладывают вещество, напоминающее пивные дрожжи. Общий вывод французского химика звучал так: «Тело, способное осуществить брожение, сходно с дрожжами, оно так же состоит из азота, кислорода, углерода и водорода, действует на сахар так же, как дрожжи… Я отныне буду называть его ферментом». Заключение Тенара продвинуло науку на шаг вперед. Хотя научного понятия о ферментах еще не существовало, ученые благодаря Тенару уже знали, что дрожжи представляют собой мириады живых клеток и действуют как ферменты.

Позже француз еще раз помог художникам: он предложил способ получения свинцовых белил. С этой целью он построил около Парижа первый завод для производства этой краски способом осаждения. Сначала изготавливается раствор уксусно-свинцовой соли, через который потом пропускают углекислоту. В результате белила осаждаются, а средняя уксусно-свинцовая соль остается в растворе.

Открытие «окисленной воды»

Наибольшую известность Тенару принесло открытие перекиси водорода в 1818 году. Первым о перекиси водорода сообщал немецкий ученый Александр Гумбольдт. Еще в 1790 году он обнаружил, что оксид бария при нагревании поглощает кислород воздуха, превращаясь в пероксид бария. Двенадцать лет спустя Гей-Люссак и Тенар указали на то же явление. Ученые сожгли щелочные металлы в избытке кислорода и получили пероксид натрия и супероксид калия:

2Na + О₂ → Na₂O₂ ; K + O₂ → KO₂

Химики изучили разложение этих соединений водой, углекислотой и соляной кислотой, однако перекиси водорода они тогда не обнаружили. Дело в том, что в таких опытах перекись водорода присутствует совсем недолго.

Тенар изучал действие различных кислот, в частности сильно охлажденной соляной кислоты, на пероксид бария. Химик обнаружил новое вещество и первоначально решил, что это просто кислота, богатая кислородом.

Во время чтения лекции в Сорбонне о солях Тенар сообщил, что для того, чтобы металлы соединились с кислотами, кислорода должно быть немного. В качестве примеров он упомянул пероксиды марганца, свинца, олова, сурьмы, калия и натрия. Наш герой хотел включить в перечень перекись бария, но вдруг вспомнил, что соответствующий опыт он так не провел.

Завершив лекцию, Тенар взял свой образец, добавил немного воды, раствора хлористого водорода и кубик льда. Спустя некоторое время Тенар заметил, что маленькие капельки жидкости, похожей на воду, застыли на стенках сосуда. Тенар назвал обнаруженное соединение «окисленной водой» или «перекисью водорода».

Ученый определил свойства нового соединения и сообщил, что оно бесцветное и не имеет запаха. Он также обнаружил, что один объем H₂O₂, разлагаясь на воду и кислород, выделяет несколько сотен объемов последнего. В своих публикациях Тенар составил подробные инструкции о том, как получить пероксид водорода из нитрата бария.

Пероксид водорода оказался полезен не только в медицине и химии, но и для реставрационных работ. Так, Тенар сам с помощью открытого вещества реставрировал одну из потемневших от времени картин Рафаэля. Спустя 40 с лишним лет перекись водорода рискнули применить и для осветления волос.

В 1823 году Тенар стал президентом Французской академии наук, а в 1826 году — иностранным почетным членом Санкт-Петербургской академии. Его имя стало одним из 72, выгравированных на Эйфелевой башне.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram.