Ртуть — один из семи «изначальных» металлов (медь, серебро, золото, олово, свинец, железо и ртуть), известных человечеству с первобытных времен. Как и у всех изначальных, у ртути есть своя планета — Меркурий, именно отсюда берут начало названия этого металла в английском (mercury), французском (mercure) и испанском (mercurio) языках.
Есть у нее и свой общепринятый алхимический символ, напоминающий чертенка, нарисованного по принципу «палка-палка-огуречик».
История знакомства человека со ртутью теряется во тьме веков. Мы не знаем, когда человек открыл ртуть, потому что к началу письменной истории он ее уже открыл.
Причем похоже, довольно давно.
Скорее всего, столь раннее знакомство объясняется тем, что, как и большинство изначальных, ртуть достаточно часто встречается на Земле в самородном виде. Реже, чем серебро или золото, но, тем не менее, шарики и даже лужицы из жидкого металла людям попадаются и сегодня, что уж говорить о стародавних временах?
Тем более что самородную ртуть — «пот горы», как ее называли древние тюрки, — обычно находили близ месторождений киновари: минерала, из которого обычно и добывают этот металл. А киноварь всегда привлекает внимание — хотя бы своим насыщенным ярко-алым цветом.
В общем, не заметить ртуть у людей шансов не было.
Поэтому она упоминается практически во всех древних текстах. В античности о ней писали Аристотель, Теофраст, Плиний Старший, Витрувий и многие другие древние греки и римляне. Древнеегипетские папирусы упоминают киноварь и лечебные свойства ртути. А в Древнем Китае и Древней Индии ртуть вообще была одним из главных героев даосских свитков и аюрведических трактатов.
Как и все семь изначальных, ртуть, служащая людям уже много тысячелетий, изрядно наследила в истории человечества, поэтому мы даже не будем пытаться объять необъятное и написать полную историю ртути.
Мы всего лишь вкратце расскажем об основных свойствах ртути.
И начнем мы с ее самой главной особенности.
Ртуть — это единственный жидкий металл.
В свое время «архангельский мужик» Михайло Ломоносов, не чуждый, как известно, стихосложению, дал чеканное определение металлов: «Металлы — тела твердые, ковкие, блестящие».
Ртуть — металл не твердый, а совсем наоборот, жидкий — то самое исключение, которое подтверждает правило.
И именно эта «исключительность» всегда удивляла людей больше всего. Не случайно именно жидкая форма стала основой названия этого элемента в самых разных языках.
Задолго до нашей эры Аристотель назвал ртуть «жидким серебром» (по-гречески — «хютос аргюрон»), а греческий врач Диоскорид, живший в I веке н. э., предложил другой вариант — «серебряная вода» («хюдраргюрон»).
«Серебряная вода» в итоге прижилась лучше всего.
Латинское название ртути «hydrargyrum» (отсюда и химический знак Hg) — обычная калька с греческого слова, а впервые его употребил Плиний Старший.
Именно «жидким серебром» ртуть называется в немецком (quecksilber), японском (水銀 — «водяное серебро», 水 – вода, 銀 – серебро), узбекском (симоб — от персидского سیماب (simâb) — «серебряная вода»), и практически во всех скандинавских языках, от шведского до исландского (kvikksølv/kvicksilver).
Что же касается русского слова «ртуть», то оно является формой действительного причастия от общеславянского rьtti — «кататься, вертеться» и буквально означает «то, что катится» (родственно литовскому «ritù» — «катаю» и древненемецкому «rîdon» — «вертеть»).
Тем, кто в детстве разбивал градусник, а потом собирал шарики по всему полу, не надо объяснять — при чем здесь глагол «катиться».
Интересно, что во множестве славянских языков названия элемента происходят от праславянского корня: украинский — ртуть, польский — rtęć, чешский — rtuť и т. д.
Интересно, что по похожему принципу образовались названия в арабском (الزئبق — от корня з-а-к со значением «течь, литься»), персидском и заимствовавшем слово у персов турецком (cıva — от персидского جیوه (jive) یا جویا (jūyā) — «подвижный, текучий»).
Хотелось бы обратить ваше внимание, что ртуть не просто жидкость — это самая тяжелая жидкость, встречающаяся на Земле в естественных условиях.
Плотность ртути — 13,6 грамма на кубический сантиметр. А это значит, что если мы в литровую бутылочку нальем ртуть — бутылочка будет весить больше, чем ведро с водой.
А еще это значит, что если мы бросим в ртуть железную наковальню — она будет плавать на поверхности, как Буратино по бурой тине на глади старинного пруда.
Почему? Да потому, что плотность железа вдвое меньше — 7,87 грамма на кубический сантиметр. Чтобы наковальня ушла на дно, ее придется отлить из урана (19,0 г/см³) или золота (19,3 г/см³).
На самом деле мы же с вами образованные люди, поэтому понимаем, что ртуть — обычный металл, просто с рекордно низкой температурой плавления, составляющей минус 38,9 градуса Цельсия.
Но еще пару столетий назад это было вовсе не очевидно. Много веков ртуть считали не обычным металлом, а некоей особой, практически магической субстанцией — «матерью металлов». Даже известная алхимическая рифмовка в переводе народника Николая Морозова, звучит, напомним, так:
Семь металлов создал свет
По числу семи планет:
Дал нам космос на добро
Медь, железо, серебро,
Злато, олово, свинец…
Сын мой! Сера их отец!
И спеши, мой сын, узнать:
Всем им ртуть — родная мать!
Но про особый статус ртути в алхимии и многочисленные последствия этого мы поговорим в следующий раз.
А пока вернемся к жидкому металлу.
В принципе, ученые догадывались, что ртуть может затвердеть — все-таки 39 градусов мороза это не самая экстремальная температура, на Земле хватает мест, где бывает и пониже.
Упомянем только один эпизод из научно-популярного сборника "Атмосфера Земли". В 1730-х годах, как известно, в Сибири работала Великая Северная экспедиция, сотрудники которой, в частности, организовывали в крупных населенных пунктах постоянные метеорологические станции, обучая обращению с приборами местных служащих или военных.
И вот однажды в Академию наук пришло письмо из Томска. Оставленный наблюдателем при станции «конный казак» Петр Саломатов оказался мужиком дотошным и радеющим за науку. А потому докладывал своему ученому начальству в Петербург: «…В данных мне инструментах, в барометров да в термометров, от великих мразов перемена такова бывает, а именно из барометров от тех великих мразов ртуть смерзнется кусками, а в термометров входит вся вниз из принадлежащих частей в яблоко, однакож не в большие мразы опять попрежнему становится..».
Но академики в такую ерунду, разумеется, не поверили. Саломатову ответили, что у него, скорее всего, просто приборы сломались «…а иначе сие сделаться не может».
В возможность ртути замерзнуть мало кто верил. Так, петербургский академик Иосиф Адам Браун в своей работе «Рассуждения о градусах теплоты и стужи, от которых известные жидкие тела обыкновенно кипеть и в лед обращаться начинают», хотя и упомянул сообщения о замерзании ртути в Сибири, но решительно объявил их недостоверными.
Тем не менее именно Иосиф Адам Браун — немец, уже больше десяти лет живший в России — поставил точку в споре о замерзании ртути.
Судя по всему, сомнения у российского академика немецкого происхождения все-таки остались. И однажды он решил их проверить.
Однажды — это в середине декабря 1759 года. В интернете часто пишут, что провести успешный эксперимент по заморозке ртути гастарбайтеру из Лейпцига помогло тогдашнее беспрецедентное падение температуры. Это так, но не совсем — морозы в Петербурге той зимой действительно стояли сильные, но температура не опускалась ниже 37 градусов, что для заморозки ртути явно недостаточно.
Поэтому ученому пришлось прибегнуть к искусственному охлаждению. Чтобы посмотреть, насколько «сию естественную стужу искусством умножить можно», он поместил имевшийся у него ртутный термометр в охлаждающую смесь из снега и концентрированной азотной кислоты.
Ртуть в градуснике замерзла.
Всем ученым прекрасно известно, что единичный эксперимент ничего не доказывает. Браун быстренько заказал еще несколько термометров, которые доставили только к лютеранскому Рождеству. Поэтому новая серия экспериментов была проведена 26 декабря 1759 года, в ней, кстати, приняли участие коллеги ученого, в том числе и его непосредственный начальник — Михаил Ломоносов.
И вновь была получена твердая ртуть — серебристо-синеватый металл, напоминающий по внешнему виду свинец. И не только по внешнему виду — ведь твердая ртуть оказалась достаточно мягким металлом, который, по словам автора открытия, можно было «ковать, рубить, пилить и гнуть».
Доклад Брауна с шикарным названием «О удивительной стуже, искусством произведенной, от которой ртуть замерзла» был сделан в 1760 году на публичном заседании Петербургской Академии наук. Это сообщение закрепило научный приоритет за русской наукой и стало мировой сенсацией.
Изображений Брауна, к сожалению, не сохранилось. Можем предложить только кадр из фильма «Михайло Ломоносов», где русско-немецкого академика сыграл известный актер Ян Янакиев, он же Кристиан Жюль Янакиев-Болиев, сын болгарина и француженки, получивших политическое убежище в СССР. Вот он, справа.
Ну а точную температуру замерзания ртути — минус 39° С — петербургские академики определили только спустя несколько десятилетий, в 1785 году.
Кстати, охлаждение ртути стало причиной еще одного знаменитого открытия. Вот как об этом рассказывал доктор физико-математических наук, директор НИИ физики ЮФУ Илья Александрович Вербенко.
«В 1911 году голландец Хейке Камерлинг-Оннес помещал уже хорошо замороженную ртуть в жидкий гелий и пытался определить, как будут столь низкие температуры влиять на её электропроводность.
Для чистоты эксперимента он измерял величину тока при помощи магнитной рамки и вычислял сопротивление по закону Ома. Сопротивление, как и положено для металла, уменьшалось, но вдруг при 4,2 К исчезло полностью. Исследователь отключил источник тока вообще и замкнул «ртутную цепь», но ток продолжал течь и без источника и не уменьшался. Последующие эксперименты не позволили зафиксировать значимого снижения тока в подобной цепи ни через час, ни через день, ни даже через годы. Явление движения тока без сопротивления получило название сверхпроводимости».
Ну и последнее.
Люди, читавшие в детстве романы Жюля Верна, наверняка помнят эпизод, как герои книги «Путешествие и приключения капитана Гаттераса», оставшись без боеприпасов, убивают белого медведя пулей, сделанной из ртути замерзшего на холоде термометра.
— Завтра я убью медведя!
— Завтра? — повторил Джонсон, как бы очнувшись от тяжелого сна.
— Да, завтра.
— Но у вас нет пули.
— Я сделаю пулю!
— У вас нет свинца.
— Зато у меня есть ртуть!
Сказав это, доктор взял термометр, показывавший в хижине 10° выше нуля, вышел и, поставив прибор на льдину, вернулся назад. Снаружи было — 47°.
— До завтра, — сказал он Джонсону. — А теперь постарайтесь уснуть, и подождем восхода солнца.
Ночь прошла в ужасных страданиях голода, которые только у Джонсона и доктора умерялись некоторыми проблесками надежды.
На следующий день при первых лучах солнца доктор в сопровождении Джонсона вышел из ледяного дома и подошел к термометру, вся ртуть которого скопилась в резервуаре в виде компактного цилиндра. Доктор разбил инструмент и пальцами, защищенными перчаткой, вынул из термометра кусок металла, не ковкого и твердого. Это был кусок ртути.
Нас попросили прокомментировать - насколько реален этот эпизод из приключенческого романа?
Отвечаем - честно говоря, малореален. Жюль Верн ошибся, но не по своей вине - просто на момент написания романа люди еще мало знали и про Северный полюс, и про ртуть.
Во-первых, автор преувеличил температуры в центре Арктики. В книге экспедиция Гаттераса очень долго движется вперед при морозах порядка 47-49 градусов, хотя реальная средняя зимняя температура в этих широтах колеблется от -30°C до -35°C, что выше точки замерзания ртути. Но это ладно, в конце концов, экстремальные падения температуры случаются, к тому же, когда великий француз писал свой роман, на Северном полюсе никто из людей еще не был.
Гораздо хуже то, что замершая ртуть хотя и напоминает свинец - идеальный металл для пуль - но при высокой плотности у нее крайне низкая прочность. Проще говоря, по части прочности замершая ртуть немногим лучше пластилина. Пластилином тоже можно выстрелить. А толку?
В реальности при выстреле ртутной пулей удар о стенки ствола и резкое ускорение разнесли бы пулю на крошечные осколки ртутной пыли еще до вылета. И даже если бы пуля вылетела, она просто не смогла бы пробить ни череп, ни даже толстую шкуру белого медведя, а лишь раскрошилась бы при ударе, нанеся лишь поверхностную рану.
На этом мы заканчиваем рассказ о жидкой ртути и переходим к рассказу о ртути — «матери металлов».
Подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить!