И всего лишь ртутная капля

Из глубины веков дошел до нас афоризм: «Все гениальное – просто».

Один‑единственный раз Нобелевской премии было удостоено открытие в области химического анализа. Его сделал в 1922 году Ярослав Гейровский, замечательный чешский ученый. С тех пор Прага стала своеобразной Меккой. К Гейровскому начали стекаться многочисленные паломники – учиться новому методу. Полярографии.

Теперь во всем мире публикуется ежегодно больше тысячи статей, посвященных полярографическому анализу.

Вот его суть, так сказать, «на пальцах». Стеклянный стакан с раствором, в котором требуется определить концентрацию данного вещества. На дно стакана налита ртуть. Слой ртути – это один электрод. Из капилляра через определенные промежутки времени в стакан падает ртутная капля. Она‑то и является другим электродом.

К электродам подводится электрический ток. В растворе должен начаться электролиз. Он идет лишь при некотором значении потенциала ртутной капли. Если это значение мало, в цепи тока нет. Оно увеличивается, и ионы, содержащиеся в растворе, начинают разряжаться. В цепи возникает ток.

Когда в растворе ионы разных элементов, то они разряжаются не все сразу, а постепенно. Для каждого вида ионов характерно свое значение потенциала.

Химики строят график. На оси абсцисс они откладывают величину потенциала, на ординате – силу возникающего тока. Кривая напоминает лесенку. Каждая ее ступенька соответствует разряжению определенных ионов.

Полученную лесенку сравнивают с кривой‑эталоном. С такой кривой, которая заранее была вычерчена для раствора, содержащего известные концентрации известных веществ.

Так одновременно проводится и качественный и количественный анализ раствора. С помощью специальных устройств анализ проходит автоматически.

О полярографическом методе так и хочется сказать – изящный. Но дело не в одном лишь изяществе. Полярография проста, быстра, точна и по этим своим качествам превосходит большинство других методов анализа. С ее помощью можно, скажем, определить присутствие в одном кубическом сантиметре раствора… миллионной доли грамма хлористого цинка. И на весь анализ уйдет меньше десяти минут.

Первоначальную идею Гейровского теперь усовершенствовали, появилось много ее разновидностей. Например, адсорбционный полярографический анализ. Его чувствительность необычайно высока. Миллиардные доли грамма органического вещества в кубике раствора легко поддаются определению.

Где нужна полярография? Да практически всюду. И для автоматического контроля производства и для анализа минерального сырья и сплавов. Полярография позволяет судить о содержании в организме витаминов, гормонов и ядов. Медики даже хотят применить полярографию для ранней диагностики рака.

Химическая призма

Фамилия и специальность этого ученого по странной прихоти судьбы созвучны названию сделанного им открытия.

Он был ботаником, и звали его Михаил Семенович Цвет.

Ботаник Цвет интересовался хлорофиллом. Уже известным нам красящим веществом зеленого листа.

Но профессор Цвет был знаком и с некоторыми приемами химии. В частности, он знал, что существуют некоторые вещества (адсорбенты), на поверхности которых могут задерживаться (адсорбироваться) многие газы и жидкости.

Превратив лист в зеленую кашицу, исследователь сделал из нее спиртовую вытяжку. Кашица обесцветилась. Значит, все красящие соединения перешли в спиртовой раствор.

Потом Цвет приготовил стеклянную трубку и наполнил ее мелом, слегка смоченным в бензоле. И налил туда раствор, содержащий хлорофилл.

Верхний слой мелового порошка окрасился в зеленый цвет.

Капля за каплей ученый начал промывать трубочку бензолом. Зеленое колечко сдвинулось с места, опустилось ниже. А затем – о чудо! – распалось на несколько полосок, по‑разному окрашенных. Здесь были желто‑зеленая, зелено‑синяя, три желтые полоски различных оттенков. Любопытное зрелище наблюдал ботаник Цвет. И оказалось это зрелище величайшей находкой для химиков.

Получалось так, что хлорофилл – сложная смесь нескольких соединений, хотя и близких между собой по строению молекул и свойствам. То, что теперь называют хлорофиллом, – лишь одно из них, правда главное. И все эти вещества удалось отделить друг от друга весьма простым способом.

Все они адсорбировались мелом, но каждое по‑своему. Они удерживались на поверхности мелового порошка с различной прочностью. И когда бензол (вымывающая жидкость) проходил через трубку, он увлекал за собой вещества в определенной последовательности. Сначала те, что удерживались слабее. Потом закрепившиеся более прочно. Так происходило разделение.

Как призма разлагает солнечный свет на цвета спектра, так и столбик адсорбента («химическая призма») расщеплял сложную смесь веществ на составные части.

Открытый Цветом в 1903 году новый метод анализа был окрещен самим автором. Ученый назвал его хроматографией, что по‑русски означает «цветопись».

Ныне метод химической «цветописи» едва ли не самое важное оружие во всех аналитических лабораториях мира.

Но непостижимы судьбы многих научных открытий. Иные предаются забвению. Порой на долгие годы. Чтобы потом заблестеть на научном горизонте звездами первой величины. Так случилось и с хроматографией. О ней вспомнили по‑настоящему лишь в 40‑х годах. И, вспомнив, не пожалели.