История открытия благородных газов драматична и могла бы послужить ос­новой для хорошего химического детектива. А началась она довольно банально. Английский физик Джон Уильям Рэлей не предполагал совершить никакого открытия. Опытный, педантичного склада эксперимента­тор, он в 1888 г. решил определить плотности и молекулярные массы различных газов с очень высокой для того времени степенью точно­сти — до сотых долей процента. Од­нако азот, выделенный им из возду­ха, неизменно оказывался тяжелее, чем полученный при разложении нитрита аммония. Литр азота возду­ха имел массу 1,2572 г, а литр «хими­ческого» азота — 1,2505 г. Разница не­велика, но она выходила за пределы экспериментальной погрешности и была постоянной. Сам Рэлей не сумел объяснить этот парадокс.

Через научный журнал «Nature» («Природа») Рэлей в апреле 1894 г. обратился к учёным с просьбой по­мочь в решении проблемы. Отклик­нулся только один человек — заведу­ющий кафедрой химии Лондонского университета Уильям Рамзай (1852— 1916). Он высказал неожиданную идею: вероятно, в азоте, выделенном из воздуха, есть небольшая примесь какого-то другого, более тяжёлого газа. Мысль была смелая, даже дерз­кая — ведь до этого состав воздуха изучали сотни исследователей.

Хлорная кислота НСlО₄ является самой сильной из известных кислот. Мож­но было бы ожидать, что она окажется и сильным окислителем: ведь хлор в хлорной кислоте находится в высшей степени окисления (+7). Однако её окислительные свойства заметно ниже по сравнению с другими кис­лотами-окислителями — серной и азотной.

Так, водные растворы хлорной кислоты не восстанавливаются иодидом калия, а концентрированная хлорная кислота реагирует с магнием с выделением... водорода!

Mg+2НСl⁺⁷О₄=Mg(Cl⁺⁷O₄)₂+Н₂­

Разработанная ещё в XVII столетии техника травления стекла пла­виковой кислотой широко применялась в мастерских европейских стран на рубеже XIX—XX вв. Особенно прославился французский мастер Эмиль Галле (1846—1904), создавав­ший непрозрачные стеклянные вазы с мно­гослойными узорами. По нанесённому ри­сунку он аккуратно вытравливал один, два или три слоя стекла, тем самым придавая ка­ждому фрагменту композиции свой непо­вторимый цветовой оттенок.

Долгое время считалось, что свободный фтор невозможно полу­чить чисто химическим путём, ведь это самый сильный окисли­тель. Но теперь учёным известно несколько реакций, в резуль­тате которых выделяется свободный фтор. Речь идёт о разложении некоторых сложных фторидов. Примером может служить опуб­ликованное в 1987 г. сообщение о получении фтора по реакции 4SbF₅+2K₂MnF₆=4KSbF₆+2MnF₃+F₂­, которая фактически сво­дится к термическому разложению фторида марганца(IV) на фто­рид марганца(III) и свободный фтор. Правда, исходное вещество K₂MnF₆ можно получить, лишь... используя свободный фтор. Дан­ное соединение служит как бы твёрдым аккумулятором газооб­разного фтора, который, в отличие от самого фтора, значитель­но безопаснее в обращении.

Согласно теории кислот, выдвинутой А. Л. Лавуазье, особые их свойства обусловлены присутствием не водо­рода, а кислорода. Лавуазье высказал гипотезу, что соляная кислота со­держит вместе с кислородом (а воз­можно, и водородом) ещё и новый элемент, который он назвал мурием {от лат. muria — «рассол»). Сегодня известно, что этот элемент — хлор. Свободный хлор (от греч. «хлорос» — «жёлто-зелёный») впервые по­лучен в 1774 г. К. В. Шееле действием соляной кислоты на минерал пиро­люзит МnО₂:

MnO₂+4HCl=МnСl₂+Сl₂­+2Н₂О.

Но ещё долго хлор считали «окис­ленной соляной кислотой», оксидом элемента мурия, основываясь на свой­стве этого газа взаимодействовать с растворами щелочей, подобно кислот­ным оксидам. В течение многих лет учёные безуспешно пытались восста­новить «оксид мурия», пока наконец Г. Дэви в 1810 г. не высказал предполо­жение, что это новое простое вещест­во.

Одна из дорог, ведущих из Рима к мес­там соледобычи, так и называлась — Via Salaria (Соляная дорога; от лат. sal — «соль»). Это древнее название сохранилось по сей день. Почему же соли, знакомой каждому с детства, воздают такие почести?

Сегодня поваренная соль NaCl общедоступна, в древности же её це­нили наравне с золотом: римским ле­гионерам порой платили не деньга­ми, а поваренной солью. Интересно, что английское слово salary — «зар­плата» происходит от латинского sal.

Добыча соли из морской воды. 

Гравюра из книги Г. Агриколы «О горном деле и металлургии». Издание 1557 г.

 Недалеко от морского побережья выкапывают несколько бассейнов, сообщающихся друг с другом и соединённых с морем каналом. Под действием солнечного тепла вода испаряется, а в бассейнах кристаллизуется соль. Её сгребают деревянными граблями и перекладывают в кадки лопатами.

Теллур — вещество серебристо-серо­го цвета с металлическим блеском, обладающее полупроводниковыми свойствами (t_пл=450 °С, t_кип=990 °С). Теллур, как и селен, содержится в ви­де примеси в сульфидных рудах. Оба элемента выделяют из отходов про­изводства серной кислоты и при электролитической очистке меди.

Значительное количество произ­водимого промышленностью теллура используют для получения его соеди­нений с металлами — теллуридов: CdTe, PbTe, HgTe. Всё это полупровод­ники, применяющиеся в термоэлек­трических преобразователях, фото­приёмниках, солнечных батареях.

Шестую группу элементов периодической системы завершает эле­мент полоний (от лат. Polonia — «Польша»), обнаруженный в 1898 г. Марией Склодовской-Кюри в урановой смоляной руде. Он был назван в честь родины исследовательницы.

Полоний представляет собой мягкий серебристо-серый ме­талл (t_пл=254 °С, t_кип=962 °С). Все его изотопы радиоактивны, наиболее долгоживущий ²⁰⁹Ро имеет период полураспада 102 года.

Полоний — активный металл: он взаимодействует с соляной кислотой с выделением водорода: Ро+2HCl=PoCl₂+Н₂­. Об­разующийся в результате реакции хлорид полония (II) (раствор красного цвета) легко окисляется до хлорида полония (IV) (жёл­тый раствор).

Изотоп полония ²¹⁰Ро используется в атомных батареях кос­мических аппаратов в качестве источника энергии.

Селен был открыт в 1817 г. Й. Я. Бер­целиусом в отходах сернокислотно­го производства. Наименование своё, образованное от греческого «селе­не» — «луна», элемент получил по аналогии с теллуром, который был выделен 40 годами ранее из золото­носной руды и назван в честь «мате­ри Земли» (от лат. tellus — «земля», «планета»).

Селен существует в нескольких аллотропных формах. Наиболее устойчивым является серый селен — твёрдое вещество с металлическим блеском и свойствами полупроводника (t_пл=217 °C, t_кип=685 °C. Crорая на воздухе, он образует оксид SeO₂ — белый порошок, легкорастворимый в воде; его водный раствор — слабая се­ленистая кислота H₂SeO₃.

Киноварь — сульфид ртути HgS — из­древле использовалась в качестве ярко-красной краски. Этот минерал редко встречается в природе, поэтому уже в Средние века киноварь получали искус­ственно. Приведём описание этого процесса, взятое из «Малого алхимиче­ского свода» Альберта Великого (XIII в.): «Киноварь делают из ртути и серы так. Возьми две части ртути, а третьей частью да будет сера. Смесь размель­чи... Помести в стеклянный сосуд с уз­ким горлом. Обмажь верх сосуда сло­ем глины толщиной в палец и, высушив, поставь сосуд на треножник. ещё раз проверь, хорошо ли закупорен сосуд, и полдня нагревай на медленном огне.

Потом усиль огонь, прокаливая уже це­лый день, покуда не углядишь красные дымы, кои воскурятся над сосудом (пары киновари — она летуча. — Прим. ред.). Охлади, а потом и вскрой сосуд, вынув из него содержимое. Доб­рая и ясная киноварь будет этим содер­жимым. Итак, работа завершена, а ис­тина — в твоих руках».

Сера принадлежит к числу веществ, известных человечеству испокон ве­ков. Ещё древние греки и римляне нашли ей разнообразное практи­ческое применение. Куски само­родной серы использовались для со­вершения обряда изгнания злых духов. Так, по легенде, Одиссей, воз­вратившись в родной дом после дол­гих странствий, первым делом велел окурить его серой. Много упомина­ний об этом веществе встречается в Библии.

В Средние века сера занимала важ­ное место в арсенале алхимиков. Как они считали, все металлы состоят из ртути и серы: чем меньше серы, тем благороднее металл. Практический интерес к этому веществу в Европе возрос в XIII—XIV вв., после появле­ния пороха и огнестрельного оружия.

После опытов А. Л. Лавуазье, прове­дённых в 1774—1777 гг. и положивших начало опровержению теории флогис­тона, идеи учёного широко распростра­нились в Европе. Эксперименталь­ной проверкой этих идей занимались не только химики, но и физики. Одним из них был академик Петербургской академии наук Василий Владимирович Петров. Самые знаменитые его экспери­менты связаны с построенной в 1802 г. гигантской батареей из 4200 гальвани­ческих элементов (см. дополнительный очерк «Огромная наипаче батарея»). Гораздо менее известны химические опыты Петрова. В 1797 г. он обратил внимание на факт, на первый взгляд противоречащий кислородной теории Лавуазье. Некоторые вещества могли го­реть не только на воздухе, но и в безвоз­душной среде. Это были порох, грему­чее золото и гремучее серебро — соли гремучей кислоты HCNO. Сжигая по­добные вещества в вакууме с помощью сфокусированного солнечного света, учёный сделал вывод, что в данном случае горение происходит за счёт кисло­рода, или, как он писал, «кислотворного вещества», входящего в состав ука­занных соединений.

Труд Петрова «Собрание физико-химических новых опытов и наблюде­ний» был опубликован в 1801 г. Текст его выдержан в лучших традициях учё­ных трактатов. Автору присуши посто­янные сомнения в правильности сделан­ных выводов и стремление разрешить эти сомнения на основе беспристраст­ных экспериментов. Он многократно повторяет одни и те же опыты, чтобы избежать случайных помех, не считает возможным замалчивать «неудобные» результаты опытов и обязательно ис­пользует все имеющиеся эксперимен­тальные данные.

«Когда я читал Физикохимические бессмертного Лавуазье сочинения... — пишет Петров, — я иногда был побуж­дён к принятию антифлогистического учения, а иногда, оставаясь ещё в сом­нениях об оном, с возможным внима­нием и беспристрастием размышлял, должно ли, или не должно смело после­довать оному...