Нобелевские лауреаты: сэр Уильям Рамзай

В нашем прошлом выпуске рубрики «Как получить Нобелевку» мы рассказали о том, как Джон Уильям Стретт, более известный как лорд Рэлей, искал причину несоответствия в плотности азота, полученного химическим путем, и азота, полученного из воздуха, и как ему в этом помог шотландский химик Уильям Рамзай. Открытие нового газа, которого достаточно много в, казалось бы, изученном-переизученном воздухе, стало сенсацией номер один 1894 года. И вполне естественно, что в числе первых кандидатов на Нобелевскую премию были наши герои. Вполне естественно, что они вместе получали премию в декабре. Удивительно, что первый получил премию по физике, а другой — по химии. Наш сегодняшний рассказ — об Уильяме Рамзае.

Уильям Рамзай

Родился 2 октября 1852 года, Глазго, Шотландия, Великобритания.

Умер 23 июля 1916 года, Хай-Уиком, Бакингемшир, Великобритания.

Нобелевская премия по химии 1904 года. Формулировка Нобелевского комитета: «В знак признания открытия им в атмосфере различных инертных газов и определения их места в периодической системе» (in recognition of his services in the discovery of the inert gaseous elements in air, and his determination of their place in the periodic system).

Будущий нобелевский лауреат родился в Глазго в семье шотландского инженера и предпринимателя Уильяма Рамзая из клана Рамзаев (да, он был горцем, и иногда носил килт с официальным рисунком клана — тартаном, и да, в те годы было принято называть старших сыновей в честь отца). Мать его, Катерина Робертсон, была дочкой известного шотландского врача, автора известного в Британии учебника химии. Дядя Уильяма Рамзая-младшего, Эндрю Рамзай, был очень известным шотландским геологом.

Поэтому, конечно, Уильям интересовался наукой с детства, несмотря на строжайшее пуританское воспитание. Он окончил строгую академию Глазго (так на самом деле называлась средняя школа в Шотландии), но готовился молодой человек быть пастором. Именно с этой целью он поступил в 1866 году в Университет Глазго, где учил древние языки (латынь и греческий, причем больше Рамзай любил древнегреческий язык, что сказалось при выборе им названий для открытых химических элементов), логику, математику и мировую литературу. Все бы так и шло, если бы на последнем курсе он все-таки предсказуемо не увлекся естественными науками. Видимо, сыграл свою роль учебник, написанный дедом. Уильям-младший решил стать химиком.

По окончании университета он остался в нем работать у достаточно известного химика Томаса Андерсона. Любой человек, изучавший органику, может сказать несколько теплых слов в его адрес за открытие простейшего шестиатомного ароматического гетероциклического соединения под названием «пиридин» — основы многих важных природных веществ.

Но, конечно же, в те годы (начало 1870-х), центром мировой химии, пожалуй, была Германия, и любой химик мечтал поработать там. В 1871 году Рамзай поехал, как бы мы сейчас сказали, на стажировку в Тюбинген, где он работал у еще более известного химика Рудольфа Фиттига (его имя сохранилось в истории органической химии в названии реакции получения алкилбензолов, ныне известной как реакция Вюрца – Фиттига). Год спустя он защитил диссертацию «Исследования толуоловой и нитротолуоловой кислот» (Investigations on the Toluic and Nitrotoluic Acids) и вернулся к Андерсону.

Неспешно продвигалась карьера, научная и администраторская. Если в 1872 году он стал ассистентом Андерсона в колледже, то в 1874 году — уже ассистентом-куратором в Университете Глазго, в 1879 — профессором Бристольского университета, в 1881 году — его ректором. Но науку он не бросил, в 1884 году определил атомную массу цинка, чуть позже разработал синтез пиридина из ацетилена и циановодорода. В 1887 году Рамзай переехал в столицу, в Лондонский университет, где получил престижную кафедру химии. Тут он уже занимался неорганикой и открыл реакцию магния с азотом, ключевую в его дальнейшей карьере.

Что произошло в 1894 году, мы уже писали. Лекция лорда Рэлея, метод фиксации азота (той самой реакцией с магнием) и оглушительная слава, поделенная на двоих. Но Рэлей дальше отправляется в свою домашнюю лабораторию заниматься физикой, а Рамзай продолжает заниматься новым газом. Точнее, как оказалось, газами.

В конце года Рамзай узнал, что американский геолог Уильям Хиллебранд получил путем нагревания нескольких минералов газ. Хиллебранд считал, что он выделил азот. Рамзай взялся установить, есть ли в этом азоте аргон. Ведь это означало бы, что аргон входит не только в состав атмосферы, но и, как и кислород и азот, в состав земной коры. Спектральный анализ выделенного газа показал, что в «минеральном» азоте есть гелий (астрономы Пьер Жансен и Джозеф Локьер установили существование гелия в спектре Солнца более чем 30 годами ранее, но больше этот газ нигде не сумели найти) и следы аргона. Рамзай смог показать, что гелий, который впервые попал в руки ученых, такой же инертный газ, как и аргон. Он сделал вывод, что им открыта новая группа Периодической таблицы Менделеева. Но тогда, значит, должны быть и другие элементы.

И тут ему на помощь пришел Морис Уильям Треверс, который предложил совершенно новый, оригинальный способ проверить, есть ли в воздухе, помимо аргона, азота и кислорода, еще газы.

Нужно было просто сильно охладить воздух до жидкого состояния, а затем заняться его фракционной перегонкой, постепенно нагревать и выделять фракции по температуре кипения. Каждая фракция исследовалась спектральным методом. И в 1898 году за 42 дня были открыты три новых элемента.

Первым стал «скрытный» — криптон. Потом — еще один новый газ, название которому дал тринадцатилетний сын Рамзая, сказавший, что раз «новый», то пусть будет по-латыни, новум. Рамзай-старший согласился, но решил, что по-гречески будет благозвучнее. Получился неон. А затем появился и «чуждый» — ксенон.

Пять новых элементов, новая группа таблицы Менделеева, неудивительно, что свою Нобелевскую премию Рамзай получил именно по химии, опередив самого автора периодического закона — Дмитрия Менделеева (о нем мы поговорим, когда будем рассказывать о премии 1906 года).

А Рамзай продолжил исследования. Он обратил внимание на «эманацию», которую испускали радиоактивные радий и торий. В 1903 году, еще до премии, вместе с Фредериком Содди, Рамзай наблюдал линии гелия в спектре бромида радия. Фактически, он увидел альфа-частицы. В 1910 году он смог экспериментально показать, что главный компонент этой эманации является менее плотным, чем сам радий, на четыре атомные единицы — точную массу ядра гелия. Эти открытия дополнили периодическую таблицу еще одним инертным газом, радоном, подтвердив тем самым гипотезу Резерфорда о том, что радиация связана с превращением одного элемента в другой.

Так один человек единственный раз в истории оказался способен заполнить почти всю вертикаль таблицы Менделеева (не считая радона) и заплатил за это жизнью. Работа с радиоактивными газами не прошла даром для Рамзая: тогда никто не знал, что вдыхание альфа-радиоактивных газов приводит к поражению дыхательных путей. Рамзай умер в 1916 году от рака горла.

Он прожил 64 года и умер увенчанный всеми возможными наградами: нобелевский лауреат, титул пэра (он все-таки стал, как Рэлей, членом палаты лордов), человек, к мнению которого прислушиваются, несмотря на порой экстравагантные идеи (вроде той, что нужно сделать языком мировой науки эсперанто). Ну а мы завершим наш рассказ о нем фразой, которую произнесли, представляя нового нобелевского лауреата по химии: «Открытие совершенно новой группы элементов, ни один из представителей которой не был точно известен ранее, – это совершенно уникальное явление в истории химии».

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