15. ЭЛЕМЕНТЫ III-VI ГРУПП

Английские женщины-химики прошлого

В истории современной науки первой женщиной-химиком обычно считают Марию Кюри. Но были две английские женщины, чей личный вклад в химию не получил заслуженного признания. Эти забытые имена-Элизабет Фулхем и Джейн Марсе. В начале XIX в. они сыграли выдающуются роль в химии. Элизабет Фулхем выполнила оригинальное исследование по процессам восстановления, которое заставило ее выступить против принятых в то время теоретических воззрений. Она не получила признания, возможно, потому, что была первой женщиной среди химиков своего времени. Джейн Марсе написала классический учебник по вводному курсу химии, который почти полвека оказывал большое влияние на химическое образование в Европе и Америке.

Элизабет Фулхем. Из биографии этой женщины-ученой известно лишь то, что она была женой врача. В 1780 г. она стала проводить систематические исследования осаждения металлов, особенно золота и серебра, на шелковых тканях, чтобы имитировать золотое и серебряное шитье. С этой целью она изучала восстановление солей различных металлов - золота, серебра, платины, ртути, меди и олова. В качестве восстановителей она использовала газообразный водород, фосфор, сульфид калия, сероводород, фосфин, древесный уголь и свет.

Именно в результате этих тщательных экспериментов она пришла к выводу о неприменимости как флогистонной, так и антифлогистонной теорий того времени. Ее собственные убеждения заключались в том, что многие процессы восстановления осуществимы только в присутствии воды. Эта точка зрения доказывалась рядом элегантных экспериментов, где в качестве растворителей использовались эфир и спирт. Ее объяснения включали рассмотрение промежуточных стадий реакций (с представлением о воде как о катализаторе), что было новым воззрением для того времени.

Элизабет Фулхем обратила внимание на то, что присутствие воды необходимо также для окисления воздухом углерода и (белого) фосфора. Поэтому она рассматривала горение как двухстадийный процесс: углерод реагирует с кислородом воды, образуя диоксид углерода и водород, а газообразный водород, соединяясь с кислородом воздуха, снова превращается в воду. Хотя теперь нам известно, что присутствие воды в процессе горения не обязательно, тем не менее установлено, что вода выступает в роли катализатора окисления как для углерода, так и для водорода. Тем самым частично оправдываются результаты исследований Элизабет Фулхем.

Она опубликовала эту работу в книге под названием «Рассуждения о горении» (An essay on combustion), хотя скорее всего ожидала отрицательного отношения к своей деятельности, так как писала в предисловии:

«...Но осуждение, видимо, неизбежно, ибо многие столь невежественны, что надуваются и умолкают, охваченные ужасом при виде чего-либо, хоть намекающего на познания, в какой бы форме оно не предстало; а если эта форма имеет образ женщины, то их нравственные страдания становятся воистину тягостными».

Тем не менее работа Элизабет Фулхем была хорошо воспринята, и о ней много писали. Ее результаты обсуждали такие выдающиеся ученые, как Джозеф Пристли и граф Румфорд (Томсон), хотя ни тот, ни другой не соглашались с ее выводами.

Книга Элизабет Фулхем была опубликована в Соединенных Штатах, а также переведена в Германии. Именно в Соединенных Штатах она получила наибольшее признание. В официальном представлении перед Химическим обществом Филадельфии говорилось:

«Миссис» Фулхем настолько смело заявила о себе в химии, что мы больше не вправе отказывать женщинам в привилегии участия и в этой науке».

Впоследствии она была избрана членом-корреспондентом этого общества. Однако о ее работе постепенно забыли, и лишь в 1903 г. ее заново открыл

Джейн Марсе

Джейн Марсе. Значительно больше известно о Джейн Марсе (урожденная Холдиманд). Она родилась в 1769 г. и стала интересоваться химией после того, как вышла замуж за Александра Марсе, врача, который впоследствии стал знаменитым биохимиком. Ей с трудом давалось понимание химических лекций того времени, и она усваивала химию из бесед с одним из друзей, а также выполняла свои собственные эксперименты. Она обнаружила, что такая практика дает ей гораздо более глубокое понимание предмета. В результате Джейн Марсе решила написать вводный учебник по химии в стиле бесед, сопровождаемых экспериментальной работой. В предисловии она писала:

«Естественно заключить, что привычная беседа наиболее полезный вспомогательный источник сведений в таком учебном процессе, особенно для женщин, чье образование редко рассчитано на восприятие абстрактных идей или научного языка».

Джейн Марсе также не была уверена в том, что ее книга будет встречена читателями доброжелательно; по этому поводу она писала:

«При написании этих страниц автора неоднократно останавливало предчувствие, что такая попытка может быть воспринята некоторыми либо как неподобающая обычным занятиям женщины, либо как мало оправданная ее собственным несовершенным знанием предмета».

В действительности же ее «Беседы о химии» имели громкий успех и стали наиболее популярным учебником химии в первой половине XIX в. Этот учебник выдержал с 1806 по 1853 г. по меньшей мере 16 изданий в Великобритании, 15 изданий в США и 3 издания во Франции. Только в Соединенных Штатах к 1853 г. было распродано свыше 160 000 его экземпляров.

Успех этой книги объяснялся двумя причинами. Во-первых, она была написана в форме беседы между мистером Б. (предположительно, мистер Брайант) и двумя студентками-Эмилией, серьезной и прилежной, и Каролиной, чей недостаток энтузиазма (за исключением лишь случаев эффектных экспериментов) отразился в ее первом заявлении в начале книги:

«По правде говоря, мистер Б, я не имею расположения к химии и не ожидаю найти в ней много занимательного».

Именно эти три весьма правдоподобных персонажа и беседы между ними делали материал книги гораздо более интересным, чем обычный учебник.

Другая причина успеха книги Джейн Марсе заключалась в том, что в каждое

следующее издание она включала сведения о новых открытиях того времени. Так, она включила в свою книгу сообщение о том, что Гемфри Дэви получил щелочные металлы еще до того, как это открытие получило всеобщее признание. Уже в возрасте 71 года она написала Майклу Фарадею, спрашивая разрешения включить в очередное издание своей книги его последние открытия по электричеству. То, что она смогла обратиться к Фарадею, заслуживает особого упоминания, поскольку именно чтение «Бесед о химии» пробудило интерес к химии у Фарадея, когда он еще был учеником переплетчика.

Впоследствии Джейн Марсе написала целую серию других учебников такого же типа, а также несколько книг для детей. Особенной популярностью пользовались ее книги «Беседы о философии естествознания», «Беседы о физиологии растений» и «Беседы о политической экономии», каждая из которых выдержала много изданий.

Почему же оказались забытыми эти женщины-ученые? В случае с Джейн Марсе это объясняется тем, что ранняя история химического образования еще не нашла должного отражения в литературе. Создание такой истории наверняка не сможет обойтись без упоминания об учебнике химии Джейн Марсе и без признания ее роли в химическом образовании в первой половине XIX в. Современники Элизабет Фулхем, несомненно, признавали ее первой женщиной-химиком, но позднее только Мэллор и Партингтон обратили внимание на ее исследования. Трудно объяснить причину, по которой она была забыта. Хотя ее химические открытия не сыграли столь важной роли для развития химии, как работы Пристли и Лавуазье, она несомненно заслуживает памяти как прекрасный экспериментатор и первая женщина-химик в современной науке.

Дж. У. Райнер-Канхем (Education in Chemistry, 1985)

После изучения главы 15 вы сможете:

1) объяснить, почему бор относят к полуметаллам (металлоидам);

2) привести примеры важнейших соединений, образуемых бором;

3) описать применения бора и его соединений;

4) перечислить важнейшие химические свойства: а) алюминия, б) оксида алюминия, в) галогенидов алюминия, г) сульфата алюминия и квасцов;

5) описать распространенность в природе алюминия и промышленный способ его получения;

6) перечислить важнейшие применения алюминия, его сплавов и соединений;

7) сопоставить структуру, физические и химические свойства элементов IV группы;

8) объяснить смысл термина аллотропия и привести примеры аллотропии для элементов IV группы периодической системы;

9) описать закономерности изменения реакционной способности элементов при перемещении к нижней части IV группы, приводя конкретные примеры;

10) объяснить, в чем заключаются уникальные свойства углерода;

11) обсудить химические свойства следующих соединений элементов IV группы: а) оксидов углерода, б) хлоридов, в) гидридов, г) карбонатов;

12) составить схематическое изображение круговорота углерода в природе;

13) описать распространенность в природе и способы получения элементов IV группы, а также указать важнейшие применения этих элементов и их соединений;

14) обсудить:

а) применение элементов IV группы в микроэлектронике,

б) загрязнение окружающей среды свинцом;

15) сравнить электронные конфигурации и тип химической связи азота и фосфора;

16) описать аллотропию фосфора;

17) описать распространенность в природе, способы получения и различные применения азота и фосфора;

18) перечислить химические свойства: а) аммиака и солей аммония, б) оксидов азота, в) азотистой кислоты и нитратов, г) азотной кислоты и нитратов;

19) обсудить загрязнение окружающей среды оксидами азота;

20) описать способы промышленного получения азотной кислоты и нитратов;

21) кратко перечислить химические свойства: а) фосфина, б) хлоридов фосфора, в) оксидов фосфора, г) кислот фосфора и их солей;

22) описать физические и химические свойства кислорода;

23) сравнить различные типы оксидов;

24) описать различные формы серы;

25) описать распространенность в природе, способы получения, а также различные применения серы;

26) кратко перечислить химические свойства: а) сероводорода, б) оксидов серы, в) серной кислоты, г) сульфатов, сульфитов и тиосоединений.