«Мифические» элементы
Кадмий. Этот химический элемент был открыт в 1818 году немецким химиком и фармацевтом Фридрихом Штромейером (1776–1835) в карбонате цинка, из которого на фармацевтической фабрике получали медицинские препараты (и сейчас оксид цинка используется в различных присыпках, мазях и пастах как вяжущее антисептическое средство). Однако при проверке аптек окружной врач заподозрил в препаратах присутствие ядовитого мышьяка: при пропускании сероводорода через солянокислый раствор оксида цинка выпал не белый осадок ZnS, а желтый, очень похожий на тот, что дает мышьяк. Продажа препаратов была запрещена. Тогда владелец фабрики провел самостоятельное исследование и сделал вывод, что желтый осадок дает не мышьяк, а неизвестный элемент. Этот вывод подтвердил профессор Геттингенского университета Штромейер, который и дал название новому элементу. Греческим словом kadmeia с древних времен называли карбонатные цинковые руды. Название восходит к мифическому Кадму (Кадмосу) – герою греческой мифологии, брату Европы, царю «Кадмейской земли» и основателю на этой земле Фив, победителю дракона, из зубов которого выросли воины. Кадм будто бы первым нашел цинковый минерал и открыл людям его способность изменять цвет меди при совместной выплавке их руд (сплав меди с цинком – латунь). Имя Кадма восходит к семитскому «Кадем» – «Восток».
Кобальт. В XV веке в Саксонии среди богатых серебряных руд обнаруживали блестящие, как сталь, белые или серые кристаллы, из которых не удавалось выплавить металл; их примесь к серебряной или медной руде также мешала выплавке этих металлов. «Нехорошая» руда получила у горняков имя горного духа Кобольда. По всей видимости, это были кобальтовые минералы, содержащие мышьяк: кобальтин CoAsS, скуттерудит CoAsx (назван по местности в Норвегии), саффлорит CoAs2 (назван по синей кобальтовой краске – цафре) или смальтин (разновидность скуттерудита, использовался для изготовления смальты). При их обжиге выделяется летучий ядовитый оксид мышьяка. Вероятно, имя злого духа восходит к средневерхненемецкому kobolt – «домовой», от kobe – «хижина» и holde – «дух». В 1735 году шведский химик и минералог Георг Бранд (1694–1768) сумел выделить из этого минерала неизвестный ранее металл, который и назвал кобальтом. Он выяснил также, что соединения именно этого элемента окрашивают стекло в синий цвет – этим свойством пользовались еще в древности в Ассирии и Вавилоне.
Никель. Происхождение названия сходно с историей кобальта. Средневековые горняки называли Никелем злого горного духа, а купферникелем (Kupfernickel) – «чертову медь», «фальшивую медь». Это была руда, которая внешне походила на медную и применялась в стекловарении для окрашивания стекол в зеленый цвет. А вот медь из нее никому получить не удавалось. Эту руду – медно-красные кристаллы никелина (красного никелевого колчедана NiAs) – в 1751 году исследовал шведский минералог Аксель Фредерик Кронстедт (1722–1765) и выделил из нее новый металл, назвав его никелем. Когда‑то (например, в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона) писали «никкель» – по шаблону нем. Nickel. В США словом nickel традиционно называют 5‑центовые монеты, хотя они содержат только 25 % никеля (остальное – медь).
Ниобий и тантал. В 1801 году английский химик Чарльз Хатчет (1765–1847) проанализировал черный минерал, хранившийся в Британском музее и найденный еще в 1635 году на территории современного штата Массачусетс в США. Хатчет обнаружил в минерале оксид неизвестного элемента, который получил название «колумбий» – в честь страны, где он был найден (к тому времени США, получившие независимость, поэтически называли Колумбией по имени первооткрывателя континента). Минерал же назвали колумбитом.
В 1802 году шведский химик и минералог Август Густав Экеберг (1767–1813) выделил из колумбита еще один оксид, который упорно не хотел растворяться (как тогда говорили – насыщаться) ни в одной кислоте. «Законодатель» в химии тех времен Берцелиус предложил назвать содержащийся в этом оксиде металл танталом. Тантал – герой древнегреческих мифов, в наказание за свои преступления он стоял по горло в воде, к которой склонялись ветви с плодами, но не мог ни напиться, ни насытиться. Аналогично и тантал не мог «насытиться» кислотой – она отступала от него, как вода от Тантала. По свойствам этот элемент настолько был похож на колумбий, что в течение длительного времени шли споры о том, являются ли колумбий и тантал одним и тем же элементом или все же разными. Только в 1845 году немецкий химик Генрих Розе (1795–1864) разрешил спор, проанализировав несколько минералов, в том числе и колумбит из Баварии. Он установил, что на самом деле существуют два близких по свойствам элемента. Колумбий Хатчета оказался их смесью, а формула колумбита (точнее, манганоколумбита) приняла вид (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6. Второй элемент Розе назвал ниобием – по имени дочери Тантала Ниобы. Однако символ Cb до середины ХХ века оставался в американских таблицах химических элементов: там он стоял на месте ниобия. Остается добавить, что имя Хатчета увековечено в названии минерала хатчита AgTlPbAs2S5.
Прометий. Этот элемент много раз «открывали» в различных минералах – в поисках недостающего редкоземельного элемента, который должен был занимать место между неодимом и самарием. И называли иллинием (в честь Иллинойского университета), флоренцием (в честь Флорентийского университета), циклонием (в результате попыток получения нового элемента в циклотроне). Но эти открытия не были подтверждены. Впервые недостающее звено в цепи лантаноидов обнаружили в 1947 году американские исследователи Джейкоб Марински, Лоуренс Гленденин и Чарльз Кориэлл, разделив хроматографически продукты деления урана в ядерном реакторе. Стала понятна неудача поисков природного элемента: все изотопы прометия радиоактивные со сравнительно небольшим временем жизни. Жена Кориэлла предложила назвать открытый элемент прометием, по имени Прометея, похитившего у богов огонь и передавшего его людям. Этим подчеркивалась грозная сила, заключенная в ядерном «огне».
Торий. В 1828 году Й. Я. Берцелиус обнаружил в редком минерале, присланном ему из Норвегии, соединение нового элемента, который он назвал торием – в честь древнескандинавского бога-громовержца Тора. Правда, название это Берцелиус придумал еще в 1815 году, когда ошибочно «открыл» торий в другом минерале из Швеции. Это был тот редкий случай, когда сам исследователь «закрыл» якобы обнаруженный им элемент. «Закрытие» произошло в 1825 году, когда оказалось, что ранее у Берцелиуса был фосфат иттрия. Новый же минерал назвали торитом, это был силикат тория ThSiO4. Торий радиоактивен; период его полураспада 14 млрд лет, конечный продукт распада – свинец. По количеству свинца в ториевом минерале можно определить его возраст. Так, возраст одного из минералов, найденного в штате Вирджиния, оказался равным 1,2 млрд лет.
Титан. Считается, что этот элемент открыл немецкий химик Мартин Генрих Клапрот (1743–1817), который в 1795 году обнаружил в минерале рутиле оксид неизвестного металла. Этот металл он назвал титаном, по аналогии с открытым им же ранее ураном. Титаны – гиганты в древнегреческой мифологии, с которыми боролись боги-олимпийцы. Вскоре выяснилось, что аналогичный оксид еще раньше, в 1791 году, обнаружил английский химик и минералог Уильям Грегор (1761–1817). Грегор выделил этот оксид из минерала ильменита и назвал его менакином. Оказалось, что и рутил, и менакин – это диоксид титана TiO2. А ильменит – титанат железа FeTiO3.
Остается добавить, что минерал рутил получил название от лат. rutilis – «золотисто-красный» (а ruber – «темно-красный», так что рутил и рубин – этимологические «родственники»). Кристаллы чистого диоксида титана бесцветны, а в порошке это вещество имеет белый цвет; более того, из него делают титановые белила. Но красивые природные кристаллы рутила часто окрашены примесями в золотисто-желтый или кроваво-красный цвет и имеют металлический блеск. Минерал же ильменит был впервые обнаружен в Ильменских горах на Южном Урале, откуда и получил свое название.
Ванадий. Открыт в 1830 году шведским химиком Нильсом Габриелем Сефстрёмом (1787–1845) в шлаке доменных печей и назван им в честь древнескандинавской богини красоты Ванадис (одно из имен богини Фрейи). Действительно, соединения ванадия в разной степени окисления окрашены в разные красивые цвета; стандартная задача в практикуме по неорганической химии – восстановление бесцветного раствора ванадата аммония с образованием последовательно синего, зеленого и фиолетового растворов. И в этом случае, как и с титаном, выяснилось, что ванадий открыли раньше. Это сделали мексиканский минералог Андрес Мануэль дель Рио (1764–1846) в 1801 году и немецкий химик Фридрих Вёлер (1800–1882) – незадолго до открытия Сефстрёма. Но дель Рио сам отказался от своего открытия, решив, что имеет дело с хромом, а Вёлеру завершить работу помешала болезнь.
Остается добавить, что минерал рутил получил название от лат. rutilis – «золотисто-красный» (а ruber – «темно-красный», так что рутил и рубин – этимологические «родственники»). Кристаллы чистого диоксида титана бесцветны, а в порошке это вещество имеет белый цвет; более того, из него делают титановые белила. Но красивые природные кристаллы рутила часто окрашены примесями в золотисто-желтый или кроваво-красный цвет и имеют металлический блеск. Минерал же ильменит был впервые обнаружен в Ильменских горах на Южном Урале, откуда и получил свое название.
Ванадий. Открыт в 1830 году шведским химиком Нильсом Габриелем Сефстрёмом (1787–1845) в шлаке доменных печей и назван им в честь древнескандинавской богини красоты Ванадис (одно из имен богини Фрейи). Действительно, соединения ванадия в разной степени окисления окрашены в разные красивые цвета; стандартная задача в практикуме по неорганической химии – восстановление бесцветного раствора ванадата аммония с образованием последовательно синего, зеленого и фиолетового растворов. И в этом случае, как и с титаном, выяснилось, что ванадий открыли раньше. Это сделали мексиканский минералог Андрес Мануэль дель Рио (1764–1846) в 1801 году и немецкий химик Фридрих Вёлер (1800–1882) – незадолго до открытия Сефстрёма. Но дель Рио сам отказался от своего открытия, решив, что имеет дело с хромом, а Вёлеру завершить работу помешала болезнь.
Уран, нептуний, плутоний. Издавна немецкие рудокопы находили в серебряных копях тяжелую черную руду со смоляным блеском. Никакого металла из нее выплавлять не удавалось, и ее называли Pechblende, от нем. Pech – «смола» и blenden – «ослеплять», а в переносном значении – «обманывать». Такое название сохранилось за минералом и в других языках: русск. смоляная обманка, англ. pitchblende, фр. blende de poix и т. п. Геологи называют этот минерал настураном, от греч. nastos – «уплотненный». По составу он близок к оксиду U3O8.
В 1781 году английский астроном Уильям Гершель (1738–1822) открыл новую планету, которую назвали Ураном – по имени древнегреческого бога неба Урана, деда Зевса. В 1789 году М. Г. Клапрот выделил из смоляной обманки черное тяжелое вещество, которое он принял за металл и, по традиции алхимиков, «привязал» его название к недавно открытой планете. А смоляную обманку он переименовал в урановую смолку (именно с ней работали супруги Кюри). Лишь в 1841 году выяснилось, что Клапрот получил не сам уран, а его черный оксид UO2.
В 1846 году астрономы открыли предсказанную незадолго до этого французским астрономом Урбеном Жаном Жозефом Леверье (1811–1877) новую планету. Ее назвали Нептуном – по имени древнеримского бога подводного царства. Когда в 1850 году в минерале, привезенном в Европу из США, обнаружили, как полагали, новый металл, его под впечатлением от открытия астрономов предложили назвать нептунием. Однако вскоре выяснилось, что это был уже открытый ранее ниобий. О «нептунии» забыли почти на целое столетие, пока в 1940 году американские физики Э. М. Макмиллан и Ф. Х. Абельсон не обнаружили новый элемент в продуктах облучения урана нейтронами. И как в Солнечной системе за Ураном следует Нептун, так и в таблице элементов за ураном (№ 92) появился нептуний (№ 93).
В 1930 году была открыта девятая планета Солнечной системы, предсказанная американским астрономом Персивалем Ловеллом (Лоуэллом, 1855–1916). Ее назвали Плутоном – по имени древнеримского бога подземного царства. Поэтому было логично назвать следующий за нептунием элемент плутонием; он был получен в 1940 году в результате бомбардировки урана ядрами дейтерия. Кстати, в августе 2006 года Плутон из‑за малого размера и особенностей его орбиты был исключен астрономами из списка планет.
Гелий. Обычно пишут, что его открыли спектральным методом Жансен и Локьер, наблюдая полное солнечное затмение в 1868 году. На самом деле все было не так просто. Спустя несколько минут после окончания солнечного затмения, которое французский физик Пьер Жюль Жансен (1824–1907) наблюдал 18 августа 1868 года в Индии, ему впервые удалось с помощью спектроскопа увидеть спектр солнечных протуберанцев. Аналогичные наблюдения провел английский астроном Джозеф Норман Локьер (1836–1920) 20 октября того же года в Лондоне, особо подчеркнув, что его способ позволяет наблюдать солнечную атмосферу не только во время затмения. Новые исследования солнечной атмосферы, а также одновременный приход в академию писем Жансена и Локьера произвели большое впечатление: в честь этого события Парижская академия наук вынесла постановление о чеканке золотой медали с профилями ученых. При этом ни о каком новом элементе речи не было.
Итальянский астроном Пьетро Анджело Секки (1818–1878) 13 ноября того же года обратил внимание на «замечательную линию» в солнечном спектре вблизи известной желтой D-линии натрия. Секки решил, что эту линию испускает водород, находящийся в экстремальных условиях. И только в январе 1871 года Локьер предположил, что эта линия может свидетельствовать о существовании на Солнце нового элемента. Впервые слово helium произнес в своей речи президент Британской ассоциации содействия наукам знаменитый английский физик Уильям Томсон, лорд Кельвин (1824–1907) в июле 1871 года. Название было дано по имени древнегреческого бога солнца Гелиоса. В 1895 году английский химик Уильям Рамзай (1852–1916) собрал выделенный из уранового минерала клевеита при его обработке кислотой неизвестный газ и с помощью Локьера исследовал его спектральным методом. В результате «солнечный» элемент был обнаружен и на Земле. Минерал же был назван в честь шведского химика Пера Теодора Клеве (1840–1905).
Теллур и селен. Теллур открыл в 1782 году в золотоносной руде венгерский горный инженер Ференц Йожеф Мюллер, впоследствии барон фон Райхенштейн (1740–1825). Название «теллур» (в честь римской богини земли-кормилицы Теллус) предложил в 1798 году М. Г. Клапрот.
Селен открыл Й. Я. Берцелиус в 1817 году; он выделил его из красно-коричневого осадка в серной кислоте (селен – аналог серы). Новый элемент оказался похож на теллур, и по аналогии Берцелиус назвал его селеном: в природе селен – спутник теллура, как Луна – спутник Земли. В греческой мифологии олицетворение луны – Селена, сестра Гелиоса.
Церий и палладий. В 1801 году итальянский астроном Джузеппе Пиацци (1746–1826) открыл первую малую планету Солнечной системы (астероид), орбиту которой рассчитал выдающийся немецкий математик Карл Фридрих Гаусс (1777–1855). Астероид назвали Церерой – в честь римской богини плодородия (в Греции ее звали Деметрой). Когда в 1803 году в результате исследований нескольких химиков был обнаружен оксид нового металла, этот металл назвали церием – в память о совершенном незадолго до этого выдающемся астрономическом открытии.
В 1802 году немецкий астроном Генрих Вильгельм Ольберс (1759–1840) обнаружил в Солнечной системе новую малую планету (астероид), которую он назвал Палладой – в честь древнегреческой богини мудрости Афины Паллады. В 1804 году секретарь Лондонского Королевского общества Уильям Хайд Уолластон (Волластон, 1766–1828) обнаружил в сырой платине новый металл, который назвал палладием в честь открытого двумя годами ранее астероида.
Элементы – топонимы
С местом добычи руд или минералов связаны названия многих элементов. Одна такая связка (медь – Кипр) была уже рассмотрена в связи с этимологией слова cuprum (см. Медь). Остановимся кратко на других элементах этой группы.
Европий. Новый элемент был выделен в 1886 году из смеси редкоземельных элементов французским химиком Эженом Анатолем Демарсе (1852–1903). Его существование было подтверждено спектральным анализом лишь в 1901 году, когда Демарсе и дал новому элементу название «европий», в честь Европы. Эта часть света была еще в древности названа по имени мифической Европы, дочери финикийского царя, которую похитил Зевс, обернувшийся быком, и приплыл с ней на остров Крит, то есть в современную Европу.
Америций. Получен искусственно в 1944 году в Металлургической лаборатории Чикагского университета Гленном Сиборгом (1912–1999) с сотрудниками. Внешняя электронная оболочка нового элемента (5f) оказалась аналогичной оболочке 4f европия. Соответственно элемент назвали в честь Америки, как Европий – в честь Европы. Такое название элементов «по аналогии» – не редкость, в чем мы еще убедимся.
Берклий. Получен искусственно в 1949 году группой Сиборга в Калифорнийском университете в городе Беркли. Раньше этот элемент у нас называли «беркелий».
Калифорний. Третий «американский» элемент получен искусственно в 1950 году группой Сиборга в Калифорнийском университете. Авторы писали, что этим названием они хотели также подчеркнуть, что открыть новый элемент им было так же трудно, как за сто лет до этого пионерам Америки достичь Калифорнии.