Юрий Фиалков - Девятый знак
Все это дает возможность установить происхождение платины, предложенной для экспертизы. Мы подвергли анализу ряд изделий, изготовленных из платины заведомо южноамериканского происхождения. Точно так же нами были исследованы изделия из уральской платины. Сличив результаты анализа с данными, полученными при исследовании образцов, представленных мне судом, я прихожу к выводу, что эта платина несомненно американская. Об этом говорит большое количество меди в ней и малое количество мышьяка.
Показания эксперта предопределили решение суда. Приговор, впрочем, не был особенно суровым. Подсудимые были состоятельными людьми, а с такими молодой райх предпочитал сохранять хорошие отношения.
Спустя месяц рекламные огни снова освещали ювелирные магазины, в широких витринах которых, сверкая застывшими улыбками, стояли увешанные драгоценностями манекены.
Периодическая система в… куске мела
Вот какое неожиданное применение получила формирующаяся в то время проблема малых количеств веществ.
Вряд ли стоило бы сейчас вспоминать о кучке берлинских спекулянтов, если бы в истории с ними весьма рельефно не отобразилось одно из наиболее крупных достижений химии того времени — учение о повсеместном присутствии химических элементов.
Но сначала кое-что о цифрах. Есть ли какая-либо разница между числами 100,0 и 100,000? Не торопитесь говорить «нет». Лучше еще раз подумайте. Считаете, что все равно разницы нет? Ну что ж, с точки зрения математики, быть может, вы и правы. Но я — химик и поэтому заявляю: разница есть, и весьма существенная.
— Что за вздор? — возразят мои оппоненты. — При чем тут разница между химиком и математиком? Сотня есть сотня!
Попробуем разобраться. Пусть вы едете на автомашине по шоссе. Заметили вон то дерево? Проедем от него километр, отмерив расстояние по спидометру. Стоп! Километр проехали. Теперь выйдем из машины, присядем на травку, займемся вычислениями.
Итак, мы проехали километр. 1 километр = 1000 метров. 1000 метров = 100 000 сантиметров. Можем ли мы сказать, что проехали сто тысяч сантиметров? Кто сказал «да», тот, конечно, ошибается. Почему? Можно ли утверждать, что автомашина от того дерева прошла именно сто тысяч сантиметров? А может быть, 100 002 или 99 998 сантиметров. Разница еще большая! В лучшем случае, мы можем утверждать, что машина проехала 1000 метров, да и то возникнут сомнения: 995, скажем, или 1008. Как видим, количество знаков в цифре совсем не безразлично для внутреннего содержания этого числа.
Если написано, что машина проехала 1 километр, никто не станет утверждать, что она проехала на метр меньше или на десять метров больше. Но если сказано: машина проехала 1,00 километра, то это означает, что автор утверждения ручается, что указанное им расстояние измерено с точностью до сотых долей километра, иными словами, до десятков метров.
Теперь уже понятно, что величина 1,0000 километра обозначает, что расстояние измерено с точностью до десятитысячных долей километра, или до дециметров. Итак, и нули могут нести большую смысловую нагрузку.
То же самое и в химии. Не безразлично будет сказать, что вещество имеет 100 % или 100,0 % чистоту. В первом случае эта чистота может выражаться также числом, например, 99,6 а во втором — 99,96. Как видим, разница большая.
Было время, когда и химики не очень обращали внимание на эти нюансы, но эти «беззаботные» времена давно миновали.
Есть такая наука геохимия. Занимается она изучением химического состава различных горных пород, минералов, вод морей и рек. Химический анализ минерала — вещь самая обычная. Определяют, сколько какого элемента входит в состав этого минерала, и делу конец. Если сложить процентное содержание всех элементов в минерале, сколько должно получиться? 100 % — тут и гадать нечего. Действительно, химики проделывали тысячи анализов, и если только анализ проводился правильно, то всегда получалось 100 %.
Однако мало кто из этих аналитиков задавался вопросом: а какого «чина», так сказать, эти сто процентов? Можно ли написать 100,0 % или 100,000 %. И вот, когда задумались над этим, оказалось, что только в самых лучших случаях можно писать 100 % (т. е. это, как мы теперь знаем, может быть и 99,91 и 99,66 и т. п.). В подавляющем же большинстве случаев следовало бы писать 99,9 %.
И вот в этой одной десятой процента оказалась бездна чрезвычайно интересных вещей.
Есть такой минерал — цинковая обманка. Во всех учебниках химии можно найти, что это такое: сернистый цинк ZnS. Правильно, так, в основном, оно и есть. Но в чистом сернистом цинке цинка должно быть 67,09 %, в минерале же, как показывает точный анализ, его всего 63,55 %. Серы должно быть 32,91 %, а в обманке — 31,92 %. Сложим эти проценты: 95,47. До ста процентов, как видим, еще далеко. Значит, в минерале есть еще что-то. Это, конечно, неудивительно: разве может природный минерал быть таким же чистым, как химический реактив, специально приготовленный в лаборатории?
Действительно, произведя дополнительный анализ, можно установить, что в нашем образце имеются весьма значительные примеси железа — 1,57 %, кремния — 0,34, марганца — 0,27, кислорода — 0,15, свинца — 0,15, мышьяка — 0,15 и меди — 0,13 %. Перед вами результаты анализа, который не так давно назывался полным.
Но действительно ли он полный? Сложим все эти результаты. Да, анализ почти полный — получилось 99,22 %. На долю чего же приходятся остальные 0,78 %?
Нет надобности дальше утомлять читателя числами. Скажу только, что при весьма тщательном анализе можно набрать еще около семи десятых процента. Эти 0,7 % приходятся на элементы: водород, кальций, кадмий, алюминий, магний, селен, хлор, сурьму, углерод, фосфор, натрий, калий, титан, висмут.
Итак, анализировали цинковую обманку, которая должна состоять из цинка и серы, а нашли уже 23 элемента. Но ведь это не все. Еще остается около 0,1 %. На долю примерно одной десятой процента приходится содержание еще 23 элементов. Я не буду всех их перечислять. Скажу только, что среди них находятся такие, как германий, индий, золото (его в цинковой обманке приблизительно 0,0005 %). Но самое интересное, что эти 23 элемента в сумме опять-таки не дадут ровно 0,08 %. Будет еще и остаток, приблизительно в одну тысячную процента. Чтобы установить, что входит в эту одну тысячную, и пришлось прибегнуть ко всем тем тонким методам исследования, которые были описаны в предыдущих разделах. Оказывается, в этой одной тысячной можно с абсолютной достоверностью установить наличие еще 30 химических элементов.
Всего 76 элементов. Итак, почти вся Менделеевская таблица в одном куске цинковой обманки.
Этот минерал не представляет исключения. Пусть не создастся мнение, что цинковая обманка приведена тут в качестве примера из-за того, что только ей свойственна такая замечательная особенность. Ничего подобного. Опыты показали, что во всех исследованных минералах можно найти ничуть не меньшее количество химических элементов, чем в рассмотренной нами цинковой обманке.
От изучения минералов перешли к другим объектам. Оказалось, что какой бы предмет ни подвергнуть тщательному анализу, будь то кусок мела или коровье молоко, пепельница или молоток, школьная тетрадь или кухонный половник, — всюду можно найти почти все элементы Периодической системы. Как и в случае с обманкой, содержание одних будет составлять десятки процентов, другие будут находиться там в десятых долях процента, а третьи будут лежать за пятым или шестым десятичным знаком: их будет там не более одной стотысячной, а то и меньшей доли процента.
Одна стотысячная процента — это очень мало. Если установлено, что в данной породе, например, содержится такое количество какого-либо элемента, то потребовалось бы переработать десять тысяч килограммов ее, чтобы добыть только один грамм элемента. Вот почему бессмысленно, например, добывать золото из цинковой обманки, хотя присутствие его там установлено с несомненностью.
Совершенно очевидно, что, не обладай химики такими чувствительными методами анализа, нельзя было бы установить этот в высшей степени интересный факт, называемый теперь эффектом повсеместного присутствия химических элементов.
Что и говорить, нужно было достичь виртуозного мастерства, чтобы суметь отыскать и установить содержание элемента, который находится в количестве нескольких десятитысячных или стотысячных долей процента. И это мастерство не пропало даром, потому что умение оперировать с исчезающе малыми количествами вещества принесло науке такие открытия, которые даже через много сотен лет будут называться удивительными. Да, именно удивительными. Самый взыскательный читатель не обвинит меня в неудачно выбранном определении, когда познакомится с проблемами, которым посвящены следующие главы.
Алхимия XX века
