В 1778 году в маленьком английском городке родился мальчик, который сыграл большую роль в истории химии и жизни общества в целом. Его звали Гемфри Дэви.
Гемфри учился в грамматической школе близи Пензанса. В 1795 г., через год после смерти отца, Гэмфри был принят в качестве ассистента и аптечного помощника к местному хирургу Дж. Бингану Борлэйзу (J. Binghan Borlase). Он готовил мази, взвешивал порошки, помогал при перевязках, мечтая выучиться врачебному ремеслу и стать доктором.
Чрезвычайно прилежный и любознательный Дэви жадно прислушивался к разговорам своего шефа с местными коллегами и заезжими коммерсантами-аптекарями о перспективах развития «пневматической медицины», основы которой были положены работами английского учёного Джозефа Пристли (Priestley J., 1733-1804). Шум вокруг этой новой моды в медицине был уже порядочный, если судить по оппозиции, которая довольно громко высказывалась. Так, например, Ян Ингенхаус (Jan Ingenhoucz), придворный врач австрийского имперского двора, открыто предостерегал врачебный мир от опасностей чрезмерного увлечения газами как «жизненным эликсиром». Но ещё более категорические отрицательные взгляды высказал авторитетный американский врач, химик Митчелл (Lantham Mitchell), который ссылаясь на проделанные им опыты на животных с открытой Пристли закисью азота, заявил, что этот газ является опасным ядом, от которого его животные чуть не погибли. Митчелл в своих предостережениях шёл еще дальше, высказывая мысль, что некоторые газы сами по себе и есть главная причина эпидемических заболеваний. Митчелл был для всех признанным авторитетом, и его суждения в общественном сознании являлись чуть ли не истиной в последней инстанции. Однако на юного Дэви подобные приговоры произвели обратное действие и зародили в нём мысль приготовить закись азота, и на самом себе испробовать её действие.
По ночам, когда хозяин Борлэйз уходил, Дэви перечитывал «Химический справочник» Никольсона, «Руководство по элементарной химии» Лавуазье и «Эксперименты и наблюдения» Пристли, а также постепенно подготавливал оборудование и препараты для приготовления закиси азота. Когда всё было готово, и газ был получен, Дэви начал свои героические опыты. Вдыхание закиси азота произвело на него столь необыкновенное действие, вызывая чрезвычайно приятные ощущения и весёлое настроение, что Дэви, скрывая опыты от своего шефа, стал повторять их почти ежедневно, всё более и более убеждаясь не только в отсутствии отравляющего действия, но и в неизменном опьяняющем эффекте закиси азота и вызываемых им весёлых галлюцинациях.
Дэви был начинающим поэтом, и он не утерпел, чтобы не описать в стихах свои ощущения при действии закиси азота. Но для нас гораздо интереснее не его юношеские вирши, теряющие прелесть стихотворной формы при переводе прозой, а точные записи из его знаменитой книги, вышедшей в 1800 г., когда он уже был сотрудником «Медицинского пневматического института». Здесь мы находим первое в мире прямое указание на обезболивающее действие ингаляции закиси азота. Вот цитата из книги Дэви «Исследования химические и философские, касающиеся главным образом закиси азота, или дефлогистированного воздуха и его вдыхания»:
«При прорезывании одного злосчастного зуба, называемого dentes sapientiae, я испытывал острое воспаление десны, сопровождающееся большой болью, которая одинаково мешала как отдыху, так и сознательной работе. Однажды, когда воспаление было чрезвычайно чувствительно, я вдохнул три большие дозы закиси азота. Боль совершенно исчезла после первых четырёх или пяти вдохов и неприятные ощущения на несколько минут сменились чувством удовольствия. Когда прежнее состояние сознания возвратилось, вместе с ним вернулось и состояние в органе, и мне даже показалось, что боль была сильнее после опыта, чем раньше».
Увлекательные опыты с закисью азота и сопровождающее их состояние наркозного опьянения испортили взаимоотношения Дэви с его шефом, который вначале не мог понять причины небывалых раньше приступов безудержного смеха и возбуждения своего ученика. Случалось, что приезжавшие пациенты, встретившись с невменяемым, по их мнению, лекарским помощником, уезжали с недовольством и практика Борлэйза стала падать. Когда хозяин выяснил в конец причину частой одержимости Дэви, то, усмотрев в опытах с закисью азота причину своего врачебного неблагополучия, он запретил Дэви продолжать исследования в его доме.
Дэви переселился к своему приёмному отцу, доктору Тонкину. Здесь он вновь собрал кое-какую стеклянную посуду и оборудование, наладил производство газов и возобновил свои опыты. Именно тут, у Тонкина, он дал закиси азота название «веселящий газ».
Но однажды ночью семейство Тонкинов было разбужено сильным взрывом. Вбежав в комнату Дэви, они застали его растерянного, с виноватым видом, среди разбросанного взрывом оборудования. Последовало категорическое запрещение продолжать эти затеи, угрожающие взорвать весь дом. Вторично поискам Дэви наступил конец.
Но в это время в Пензанс случайно приехал доктор Дэвис Гидди (Davies Giddy, позднее Gilbert), впоследствии ставший президентом Королевского Общества (1827-30 гг.). Он услышал о «таинственных газах» и о взрыве в доме Тонкинов и пожелал познакомиться с этим «неисправимым юношей». Гидди сразу же усмотрел в юном Дэви многообещающего пытливого исследователя и рекомендовал его своему другу – доктору Томасу Беддо (Beddoes, Thomas, 1760-180
, директору «Пневматического института» в Клифтоне, под Бристолем.Приехав в Клифтон, Дэви получил максимум того, о чём мог мечтать: замечательную лабораторию, прекрасные условия жизни и работы, и прекрасного руководителя, увлечённого мечтами об исследованиях газов и их действии на организм человека при вдыхании.
Томасу Беддо, возглавлявшему созданный им «Пневматический институт», в это время было сорок лет. Это был чрезвычайно образованный, разносторонний учёный, собравший вокруг себя группу энтузиастов новой идеи – пневматической медицины. Сам он был известным химиком, философом, поэтом и искренне увлекался идеями служения на благо человечества. Он получил образование в Лондоне, Эдинбурге и Париже, был дружен с Лавуазье. Дополнительный курс химии он прошел в Оксфорде. Беддо увлекался психологическими анализами, изучал природу снов и впечатления раннего детства, предвосхищая тем самым будущие работы Зигмунда Фрейда.
Идеи Беддо о лечением ингаляциями газов различных болезней встретили весьма горячий отклик и всяческую помощь. Достаточно сказать, что известный поэт Томас Веджвудд предоставил тысячу фунтов стерлингов в его распоряжение, а известный изобретатель, создатель первой паровой машины, Джеймс Уатт (Watt, J,1736-1819) снабжал его лаборатории необходимым оборудованием.
«Пневматический институт» был оборудован и снабжён первоклассным по тем временам оборудованием и лабораториями, при нём находилась больница на 10 коек и поликлиническое отделение. Ко времени приезда Дэви в институте уже широко проводились испытания ингаляций кислорода, водорода, азота и некоторых недавно открытых углеводородов. Фактически, это был настоящий научный центр, в котором изучались свойства различных газов и их влияние на организм человека. Можно смело сказать, что Томас Беддо и его сотрудники были пионерами и предшественниками современной респираторной терапии. В «Пневматическом институте», во многом благодаря Джеймсу Уатту, создавались и испытывались первые ингаляторы, спирометры, баллоны сжатого газа и т.д. Именно в «Пневматическом институте» впервые был применён с лечебной целью кислород; разработаны основы аэрозольной терапии; впервые была измерена общая ёмкость лёгких методом разведения водорода (Дэви).
Намерения Дэви заняться закисью азота были встречены Беддо с одобрением. Дэви повторил свои опыты, проведенные в Пензансе, изготовил хорошие газометры, хотя дважды чуть не погиб от ингаляций недостаточно очищенного газа. В конце концов, 11 апреля 1799 г. ему удалось наладить получение химически чистой закиси азота.
Опыты стали ставить шире. Слухи и рассказы привлекли множество больных в «Пневматический институт», главным образом, страдающих астмой. Многие из них после ингаляций считали себя совершенно излечёнными и «заново родившимися».
Несомненно было то, что теория американца Митчелла о роли газов как причине «заразных поветрий» была категорически опровергнута опытами Дэви, и это дало ему право выступить с критической журнальной статьёй. Вскоре, в 1800 г., была издана и цитированная выше книга «Исследования химические и философские, касающиеся главным образом закиси азота, или дефлогистированного воздуха и его вдыхания».
Авторитет и слава Гемфри Дэви быстро росли. В это время усилиями Бенджамина Томпсона (графа Румфорда), британского натуралиста Джозефа Бэнкса, английского химика и физика Генри Кавендиша было организовано общество натуралистов, названное Королевским институтом. Общество помещалось в Альбемарле и было оборудовано прекрасными собственными лабораториями. Королевский институт сразу же установил традицию приглашать для публичных лекций о своих исследованиях известных химиков и физиков. В 1801 г. Дэви был приглашён в Королевский институт прочитать доклад о закиси азота. Успех был полный. Последовавшие за лекцией опыты ингаляции вызвали большой интерес у публики. Многие члены общества пожелали испытать газ на себе. Все неудержимо смеялись: одни под действием закиси азота, другие, глядя на них, особенно, когда некий мистер Ундервуд так разохотился вдыхать, что мундштук пришлось отнимать у него силой.
Лекции и демонстрации Дэви захватили и лондонское общество, где по словам современника, «…люди первого ранга и таланта, из литературного общества и науки, практики и теоретики, «синие чулки» и великосветские дамы, старые и молодые – все жадно наполняли аудиторию». Поздравления, приглашения и подарки сыпались на лектора. Его общество привлекало всех, и каждый гордился знакомством с ним.
Эксперименты Дэви с закисью азота над собой, а также бесчисленные факты наличия непосредственного болеутоляющего эффекта у многих больных в институте Беддо породили у Дэви мысль, что газовый наркоз может быть использован и для хирургических операций (!!!). И эту крупную идею он совершенно чётко выразил в своей книге «Medical Vapours»: «…так как закись азота при интенсивном действии способна уничтожать физическую боль, она может быть с успехом использована при хирургических операциях, в которых не имеет места большая потеря крови».
И это прозвучало за сорок лет до того, когда в США Хорас Уэллс (Horace Wells, 1815-184
, совершенно не читавший работ Дэви, самостоятельно начал проводить наркозы закисью азота. Уэллс воспользовался не научными данными английского учёного-химика, а теми увеселительными «газовыми потехами», которыми развлекалась американская провинциальная публика, перенявшая эту забаву из модных английских салонов, где подобные развлечения становились уже предметами весёлых, а порой и злобных карикатур и насмешек.
Возможно открытие Дэви осталось в тени в связи с постепенным охлаждением общественности к «пневматической медицине». Не будучи сам врачом и приобретя лишь самые примитивные лечебные представления и навыки от своего бывшего шефа, провинциального лекаря Борлэйза, он, разумеется, совершенно эмпирически пробовал лечебное действие газов при различных болезнях. Да и новый его шеф, Томас Беддо, тоже находился в плену многих заблуждений. Это обстоятельство и должно было послужить причиной того, что терапевтические успехи «пневматической медицины» вскоре оказались несостоятельными, а сама идея и дело, так горячо лелеемые Беддо и Дэви, начали встречать всё большую и большую оппозицию со стороны медицинского сословия.
Многочисленные профессиональные врачи всё чаще стали публиковать данные о том, что применение ингаляций вызывает расстройства пульса и приступы головокружения. Через некоторое время «пневматическая медицина» была объявлена шарлатанством и запрещена. Томас Беддо был вынужден отказаться от своего детища и превратить институт в обычную маленькую больницу. А в 1808 г. в полном разочаровании он писал Дэви: «Привет от доктора Беддо, – одного из тех, кто рассыпался за пределы Avena fatha, и из чего не выросло ни стебля, ни цвета, ни плода».
Однако сам Дэви, в своё время получивший имя и признание за эксперименты с закисью азота, стоял уже на пороге тех работ и открытий, которые сделали его одним из величайших химиков мира.
В начале XIX века было известно 15 химических элементов, а открытия все продолжались. Каждые несколько лет научное сообщество потрясали открытия. Часто случались и ошибки, когда за химический элемент принимали сложное вещество. Гемфри Дэви пришел в науку, когда было сделано одно из величайших открытий: ученые создали первый аппарат, дававший электрический ток. Люди еще не знали, какое огромное применение найдет себе невидимая сила электричества.
Решив исследовать едкие щелочи, ученый собрал несколько электрических аккумуляторов и соединил их вместе, чтобы получилась батарея огромной мощности. Дэви хотел обрушить всю силу электричества на щелочь и понять, из каких элементов она состоит. Он опускает два проводка в раствор щелочи – и жидкость забурлила, в ней начали появляться пузырьки (кислород и водород, из которых состоит вода). А щелочь? Где ее составные части? Долгое время попытки ученого были безуспешны.
Дэви брал растворы щелочи разной концентрации, сухие щелочи. Дело казалось безнадежным, но он гнал сомнения прочь и работал еще настойчивее. После множества опытов и бессонных ночей в поисках ответа Гемфри приходит в голову мысль, что щелочь должна быть не сухой, а чуть влажной. Терпение и настойчивость ученого были вознаграждены великолепным зрелищем: щелочь начала плавиться, а из нее выпрыгивали маленькие металлические шарики.
В первую минуту они казались похожими на ртуть, но затем взрывались или покрывались белым налетом и теряли свой металлический блеск. Так в щелочи был открыт новый металл, о существовании которого еще никто из ученых мира и не подозревал. Но с этим металлом предстояло еще много хлопот, стояла нелегкая задача – как сохранить его, чтобы изучить свойства. Капризный металл лишил Дэви покоя: он не хотел жить ни на воздухе, ни в воде, ни в спирте, ни в кислоте. Но… кто ищет, тот всегда найдет, и Дэви нашел для своего «любимца» удобную «квартиру»: он поместил его в банку с керосином.
Я думаю, вы уже догадались, что Дэви освободил из щелочи натрий. Так оно и есть. Позднее ученые нашли его в соде, поваренной соли. Это серебристый металл, который не тонет в воде, а плавает на ее поверхности. Плавится при очень невысокой температуре. Для сравнения: легкоплавкому олову требуется температура 232 градуса, а натрию – 98.
Удивительна мягкость натрия: он свободно разрезается ножом. Самое незначительное присутствие воздуха или воды мгновенно изменяет натрий до неузнаваемости. Он присоединяет к себе атомы других элементов и превращается в сложное вещество. В природе много веществ, содержащих натрий. В воде ручьев, озер, рек, морей и океанов натрий находится в виде солей. Одна из них – поваренная – постоянно с нами на обеденном столе.
Но кто же сосед натрия в поваренной соли, какой элемент связан с ним в белых кристаллах? История этого элемента также связана с именем Гемфри Дэви. Но не будем забегать вперед. Отправимся в те времена, когда химия не была точной наукой и ставила перед собой цель найти таинственный «эликсир жизни», с помощью которого можно было бы излечивать любые болезни, возвращать молодость. Ведь и в то темное время ставились интересные опыты и делались потрясающие открытия.
Так ученый Базилий Валентинус, прокаливая поваренную соль с медным купоросом и квасцами, получил новое, никому не известное вещество. Это вещество имело вид тяжелого белого дыма с резким, едким запахом. От него першило в горле. Исследователь собрал дым в стеклянную бутыль и добавил в него воды. Получилась прозрачная, бесцветная жидкость со жгучим, кислым вкусом. Валентинус дает ей название: кислый спирт.
Позднее, в середине XVII века, вещество получило название «соляной спирт», так как его получали из соли. Лишь в XVIII веке ученые поняли, что это не спирт, а кислота. Одни ее называли соляной, а другие дали красивое название «муриевая». Предполагалось, что в ней содержится никому не известный элемент мурий. И вот началась погоня за мурием.
Ученые задыхались в парах удушливой кислоты, обжигали руки. Одним из исследователей муриевой кислоты был Карл Шееле. Молодой ученый в 1774 году в одном из опытов извлек из кислоты газ желто-зеленого цвета. Свойства газа были удивительными: он разъедал металлы, образовывая соли. Даже «благородные» металлы – золото и серебро – не могли устоять перед ним.
Если это кислота, тогда в ней должен быть кислород, ведь все известные кислоты его обязательно содержали. Все старания исследователей были направлены на то, чтобы найти в желто-зеленом газе кислород и тот таинственный элемент мурий, который все еще не был обнаружен.
Заинтересовался новым газом и Гемфри Дэви. Применив все известные ему методы химического анализа, Дэви решил сообщить о результатах своей работы. Это произошло 15 ноября 1810 года. Гемфри Дэви вступил в спор со своими коллегами и объявил, что в желто-зеленом газе нет и следов кислорода. Нет в нем и какого-либо другого постороннего вещества. Газ этот не поддается никакому разложению. Было решено вычеркнуть его из списка кислот и считать простым веществом, химическим элементом. Название хлор соответствует его зеленой окраске (по-гречески «хлорос» означает «зеленый»).
В 1803 г. Гемфри Дэви стал членом Лондонского Королевского общества и почетным членом Дублинского общества. В этом же году он выступил с первой серией ежегодных лекций по сельскому хозяйству. В последствии эти циклы лекций постепенно вылились в книгу «Элементы агрохимии» (1813), ставшей единственной систематической работой по этой теме на долгие годы.
За свой исследования в области гальванической химии, работы по процессу дубления кожи и анализу минералов (первый систематический курс по геологии в Англии) Дэви получил медаль Copley в 1805 г.
В 1807 г. он был избран секретарем Лондонского Королевского общества, а с 1820 г. стал его президентом.
Гемфри Дэви вошел в историю как основатель новой науки электрохимии и автор открытия многих новых веществ и химических элементов. В первые годы XIX века Дэви увлекся изучением действия электрического тока на различные вещества, в том числе на расплавленные соли и щелочи.
Он предположил, что с помощью электролиза можно разложить любые химические субстанции на элементы. Эта точка зрения была выражена в 1806 в его лекции «О некоторых химических силах электричества» (On Some Chemical Agencies of Electricity), за которую, несмотря на то, что Англия и Франция находились в состоянии войны, он получил Наполеоновскую премию от Французского Института (1807 г.). Впоследствии Наполеон наградил Дэви орденом Почётного легиона.
Тридцатилетний ученый сумел в течение двух лет получить в свободном виде шесть ранее неизвестных металлов: калий, натрий, барий, кальций, магний и стронций. Это стало одним из самых выдающихся событий в истории открытия новых химических элементов, особенно если учесть, что щелочи в то время считались простыми веществами (из химиков того времени лишь Лавуазье сомневался в этом).
Однажды во время опытов с неизвестными металлами произошло несчастье: расплавленный калий попал в воду, произошел взрыв, в результате которого Дэви жестоко пострадал. Неосторожность обернулась для него потерей правого глаза и глубокими шрамами на лице.
Дэви пытался разложить электролизом многие природные соединения, в том числе и глинозем. Он был уверен, что и в этом веществе содержится неведомый металл. Ученый писал: «Если бы мне посчастливилось получить металлическое вещество, которое я ищу, я бы предложил для него название – алюминий». Ему удалось получить сплав алюминия с железом, а чистый алюминий был выделен лишь в 1825 году, когда Дэви уже прекратил свои эксперименты, датским физиком Х.К. Эрстедом.
По свойствам ртутной амальгамы Дэви подтвердил гипотезу Ампера о существовании сложной группы аммония. Исследования Дэви над хлором и хлорной кислотой исправили понятия Лавуазье о кислотах, и этим было положено начало водородной теории кислот. Дэви также была установлена аналогия в свойствах хлора и йода. Он открыл фосген и твёрдый фтористый водород. А в 1818 году Дэви получил в чистом виде еще один щелочной металл – литий.
Научные интересы Гемфри Дэви были весьма разносторонними. Так, в 1815 году он сконструировал безопасную лампу для углекопов с металлической сеткой, которая спасла жизнь многим шахтерам. Эту работу он провёл по просьбе Общества по предотвращению несчастных случаев в угольных шахтах. За изобретение безопасной лампы и проведенные в связи с этим исследования процессов пламени он получил золотую и серебряную медаль Румфорда от Королевского общества.
Основной принцип устройства лампы безопасности состоит в том, что пламя в лампе закрывалось специальной ячеистой металлической сеткой с определённым количеством ячеек на квадратный дюйм (625 ячеек на квадратный дюйм, толщина сетки -1/70 дюйма). Дэви не оформлял патента на это изобретение. Самой большой наградой для него являлось то, что он своим изобретением безопасной лампы спас жизни многим шахтерам. В 1816 г. Дэви писал по этому поводу: «Нет, мой дорогой друг, моей единственной целью было человеколюбие, и если я имел успех, я уже считаю себя щедро вознагражденным».
В 1812 году, в возрасте тридцати четырех лет, Дэви был удостоен титула лорда за свои научные заслуги (8 апреля), после чего он прочел прощальную лекцию членам Королевского института (9 апреля), и вскоре женился на леди Джейн Эйприс (11 апреля), богатой вдове, родственнице знаменитого писателя Вальтера Скотта. Однако этот брак не был счастливым. В это же время он возвращается к увлечению своей юности – поэзии, и входит в кружок английских поэтов-романтиков так называемой «озёрной школы».
В 1818 г., после того, как Дэви за свои заслуги был пожалован в баронеты, он отправляется в Италию, где исследует вулканические реакции, а также безуспешно пытается найти способ развернуть знаменитые геркуланумские рукописные свитки, хранившиеся в Неаполе, и прилежно изучает химию красок, употреблявшихся в живописи.
В 1820 г. он становится президентом Королевского общества и находится на этом почётном посту до 1827 г.
В 1823-25 гг. Дэви в сотрудничестве с известным политиком и писателем Джоном Вильсоном Крокером (John Wilson Croker) учреждает Athenaeum Club, в котором становится попечителем. Совместно с колониальным губернатором Томасом Стэмфордом Раффлзом (Sir Thomas Stamford Raffles) учреждает Зоологическое общество и разрабатывает план зоологических садов в Regent’s Park (Лондон), открытых в 1828 г.
В начале 1827 года Дэви, чувствуя недомогание, уезжает из Лондона на лечение во Францию и Италию вместе с братом. Жена не сочла нужным сопровождать больного мужа. В связи с плохим состоянием здоровья Дэви был вынужден сложить с себя обязанности президента Королевского общества. Интересно, что на этом посту Дэви сменил его бывший покровитель, так много сделавший для него – доктор Дэвис Гидди (Davies Giddy, позднее Gilbert).
Врачи считали, что основной причиной болезни Дэви были вредные условия работы в химической лаборатории и частые эксперименты с газами на самом себе.
Будучи вынужденным отказаться от дел и спорта, Дэви, не умеющий сидеть, сложа руки, снова взялся за писательский труд. Его последняя книга, посвященная рыболовству (в манере Izaak Walton), содержала также и собственные рисунки Дэви в качестве иллюстраций.
После короткого, последнего, визита в Англию, он вернулся в Италию, поселившись в Риме в феврале 1829 г., со слов самого Дэви, словно «руина среди руин». Несмотря на то, что он был частично парализован после нескольких нарушений мозгового кровообращения, он продолжал работать.
В 1829 году, 29 мая, в Женеве, на обратном пути в Англию, Дэви снова поразил апоплексический удар, от которого он и умер на 51-м году жизни. Рядом с ним был только его брат. Дэви похоронили в Вестминстерском аббатстве в Лондоне, где покоится прах выдающихся сынов Англии.
