Однажды Джон Уильям Стретт, более известный как лорд Рэлей, искал причину несоответствия в плотности азота, полученного химическим путем, и азота, полученного из воздуха. В 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, человеке в одиночку введшем новый столбец в таблицу Менделеева.
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, хорошо известно. 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.
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 астата) 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».
