Уильям Рамзай

Пять элементов, которых до него не находил никто, и одна премия, которую дали не за них, а за то, что эти элементы оказались не одиночками, а целой семьёй. Уильям Рамзай вошёл в историю химии как человек, открывший инертные газы — аргон, гелий на Земле, криптон, неон и ксенон.

Он родился 2 октября 1852 года в Глазго, в семье, где химией занимались до него: дед держал дело по производству химических продуктов для красильщиков и основал в Глазго первое химическое общество, отец окончил университет Глазго и работал инженером железнодорожного транспорта. Дядей Уильяма был геолог сэр Эндрю Рамзай.

Домашняя лаборатория вместо игр

До десяти лет Рамзай учился в подготовительной школе — английский, французский, латинский, арифметика. Занимался музыкой и любил футбол. С 1862 года учился в Академии Глазго, через четыре года поступил в университет.

Химией он увлёкся после книги Грэма. Отец подарил ему бертолетову соль, фосфор, серную кислоту и химическую посуду — и будущий учёный устроил лабораторию дома, получал кислород и водород, научился выдувать простые сосуды из стекла. В шестнадцать лет окончательно выбрал профессию химика.

В 1869 году прослушал курс лекций по химии профессоров Т. Андерсона и Д. Фергюсона и параллельно работал в лаборатории Р. Тетлока, где изучал качественный и количественный анализ. В конце 1870 года уехал в Германию, в лабораторию Р. Бунзена, но франко-прусская война вынудила вернуться. С 7 ноября 1870 года слушал лекции Уильяма Томсона (лорда Кельвина) по натурфилософии.

С 1871 года работал в Германии над толуоловыми кислотами под руководством химика-органика Вильгельма Фиттига. В 1872 году защитил диссертацию «Исследования толуоловой и нитротолуоловой кислот» и стал доктором философии. Вернулся в Глазго, где много преподавал.

Кислоты, вязкость и аммиак

Первые самостоятельные работы Рамзая — органическая химия. Он первым получил из пиколина пиколиновую кислоту, а также альфа- и бета-дикарбопиридиновые кислоты и изучил их свойства. В октябре 1876 года вышла его работа с методом получения пиридина из ацетилена и цианистой кислоты, а через год он выступил во Франции на заседании Французской ассоциации с сообщением «О соединениях пиридина». В 1878 году вместе с профессором физиологии Дж. МакКендриком опубликовал исследование физиологических свойств пиридиновых оснований и их солей; они же ставили опыты по химии некоторых анестезирующих веществ.

Дальше — физическая химия. Работа 1878 года «О микроареометре» посвящена вязкости растворов солей. В восьмидесятые годы Рамзай изучал капиллярность эфиров при высоких температурах, разрабатывал методики синтеза метилфторида, измерял термические константы воды, исследовал свойства гидросульфидов и определял веса металлов в ртутных растворах. Вместе с Джоном Шильдсом он сделал прибор, которым в лабораториях долго измеряли поверхностное натяжение.

С 1884 по 1895 год Рамзай и Юнг опубликовали 35 совместных работ — о критических явлениях, о связи испарения и диссоциации, о фазовом равновесии; многие вошли в серию «On evaporation and dissociation». Они вывели уравнение зависимости температуры от давления при постоянном объёме и первыми изучили реакцию образования аммиака с точки зрения химического равновесия, установив причины смещения равновесия, — выводы вышли в статье «The Decomposition of Ammonia by Heat». В 1889 году Рамзай опубликовал «The molecular weights of the metals» об определении молекулярных весов металлов в растворе ртути.

Азот, который весил не одинаково

С 1890 года Рамзай всерьёз занялся газами атмосферы. В 1894 году он встретился с Рэлеем, чтобы обсудить различия в массе азота, полученного из атмосферы разными способами. Они начали совместные исследования и в апреле 1894 года установили наличие в атмосфере нового газа — аргона. Первое публичное заявление прозвучало 13 августа 1894 года в Оксфорде на заседании Британской ассоциации, и научное сообщество отнеслось к докладу критически. Полгода ушло на проверки; окончательно об открытии объявили 31 января 1895 года в Лондонском университете на собрании Королевского общества, а 28 марта 1895 года вышла публикация «Аргон — новая составная часть атмосферы».

Рамзай предсказал существование других инертных газов и вёл активную работу по их поиску. Опыты с минералом клевеитом привели его к обнаружению гелия на Земле в марте 1895 года — сообщение «Helium, a constituent of certain minerals». Через три года на заседании Королевского общества он объявил об открытии криптона, а летом того же года открыл неон и ксенон.

В 1904 году Уильям Рамзай получил Нобелевскую премию по химии за открытие благородных газов.

Радий, гелий и цена облучения

Явление радиоактивности заинтересовало Рамзая, и в 1896 году он посетил лабораторию Беккереля. С этого момента он активно сотрудничал с Содди: вместе они исследовали эманацию радия в гелий. В 1904 году вышла их совместная работа «Experiments in Radioactivity, and the production of Helium from Radium», доказывающая, что при альфа-распаде выделяется гелий.

Во время экспериментов учёный неоднократно подвергался радиоактивному облучению и в результате болел раком. В конце 1915 года ему сделали операцию, которая облегчения не принесла. 23 июля 1916 года Рамзай скончался в Хай-Уикоме.

Учебник, кафедра и медали

После возвращения в Глазго в октябре 1872 года Рамзай занял должность ассистента профессора прикладной химии Г. Бишофа в «Колледже Андерсона». Как преподаватель он пользовался авторитетом и популярностью.

В 1880 году принял приглашение из университета в Бристоле, вёл там лекции и практические занятия, а 28 сентября 1881 года был избран деканом факультета. Тогда же написал для первокурсников «Основы химической теории для начинающих» с рядом количественных экспериментов. В 1887 году его пригласили на кафедру химии в университетский колледж в Лондоне. Рамзай первым принял периодический закон как основу преподавания общей и неорганической химии, и в 1891 году вышел его учебник «Система неорганической химии». В марте 1910 года он ушёл в отставку из колледжа, но научные исследования продолжил в домашней лаборатории. Среди его работ — «The gases of atmosphere, the history of their discovery» (1896), «Modern chemistry» (1900), «Introduction to the study of physical chemistry» (1904), «Elements and electrons» (1913), «Очерки биографические и химические» (1908), «Гипотеза молекулярной конфигурации в трех измерениях» (1916).

Награды: медаль Дэви (1895), медаль Барнарда (1895), медаль Маттеуччи (1907), медаль Эллиота Крессона (1913). Он был членом Лондонского королевского общества с 1888 года, иностранным членом Парижской академии наук (1910; корреспондент с 1895), иностранным членом-корреспондентом (1901) и почётным членом Петербургской академии наук. В августе 1881 года женился на Маргарет Буханан. В 1970 году Международный астрономический союз присвоил его имя кратеру на обратной стороне Луны.

Частые вопросы

За что Рамзай получил Нобелевскую премию?

За открытие благородных газов — премия по химии 1904 года.

Какие элементы он открыл?

Аргон в 1894 году вместе с Рэлеем, гелий на Земле в 1895 году, криптон, неон и ксенон — через три года после объявления об открытии криптона.

Почему открытие аргона приняли не сразу?

Доклад в Оксфорде 13 августа 1894 года встретили критически; учёные потратили ещё полгода на проверки и объявили об открытии окончательно 31 января 1895 года.

Отчего он умер?

Рамзай неоднократно подвергался радиоактивному облучению и болел раком; операция в конце 1915 года облегчения не принесла, и 23 июля 1916 года он скончался.