История открытия йода

Химия как наука и химическая отрасль промышленности – это две области человеческой деятельности, тесно связанные между собой. Прогресс в одной области неизменно вызывает движение вперед и в другой. Ни у кого не вызывает сомнения утверждение, что на достижениях науки химии построены все виды промышленной химии. Примеров такого влияния можно привести бесконечное множество. Но нередко можно проследить и обратное влияние самого производства на развитие химической науки.
Яркий пример такого влияния химической отрасли промышленности на развитие самой химии – история открытия йода. Этот элемент был открыт в 1811 г. парижским производителем селитры Бернаром Куртуа (1777–1838). Примечательно, что само открытие произошло не в химической лаборатории какого-либо ученого или научно-исследовательского института, а непосредственно на заводе, в ходе производственной деятельности человека. Как это случилось?

Во Франции в годы наполеоновских войн требовалось большое количество селитры для производства пороха. Селитру ввозили сначала из Индии, но ее не хватало. Правда, к этому времени уже были открыты богатые залежи чилийской селитры в Южной Америке. Но эта селитра была не калиевой, а натриевой и обладала весьма неприятным свойством притягивать из воздуха влагу (отсыревать), что делало ее малопригодной для производства пороха. В Испании еще в 1808 г. был найден способ превращения натриевой селитры в калиевую с использованием для этой цели золы, получаемой при сжигании морских водорослей. Вот этим-то делом и занялся на своем небольшом заводе в г. Дижоне во Франции Куртуа.

Он давно уже заметил, что в продуктах, получаемых из золы морских водорослей, которые в изобилии выбрасывались приливами океана на берег Франции, находится какое-то вещество, действующее разъедающе на железные и медные сосуды. Но ни сам Куртуа, ни его помощники не знали, как выделить это вещество из золы водорослей. Ускорению открытия помог случай.

В рассказах того времени утверждалось, что на заводе, где вырабатывалась селитра, рабочие как-то погнались за кошкой. Убегая от преследователей, кошка случайно опрокинула сосуд с серной кислотой на остатки солей от выработки селитры, и тогда вдруг из образовавшейся смеси выделились густые фиолетовые пары.

Насколько правдоподобен этот рассказ в свете современных химических знаний? Действительно, серная кислота, действуя на йодистые соли щелочных металлов (KI, NI), выделяет йодистый водород (HI). Как вещество непрочное, он в присутствии серной кислоты разлагается с выделением свободного йода:

Н₂SО₄ + 2НI = 2Н₂О + SО₂ + I₂.

Таким образом, мы видим, что ничего невероятного в рассказах нет.

Куртуа заинтересовался этим явлением и внимательно стал изучать новое вещество. В пределах имевшихся у него знаний и возможностей он довольно подробно изучил его и пришел к ряду важных открытий: он нашел, что фиолетовые пары при их охлаждении оседают в виде черных с металлическим блеском кристаллов, что новое вещество соединяется с водородом, фосфором, металлами, а с аммиаком образует крайне взрывчатое вещество. Это был йодистый азот NI₃ – черный порошок, легко взрывающийся при легком встряхивании и даже прикосновении.

О своих наблюдениях и выводах Куртуа сообщил двум своим друзьям из Дижона – Н.Клеману и Ш.Б.Дезорму. Клеман проделал все эксперименты, о которых ему рассказал Куртуа, убедился в полной справедливости его выводов и в январе 1813 г. сделал небольшое сообщение ученым Парижа о загадочном веществе. Вторичное сообщение об открытии было сделано Клеманом в ноябре того же года. Ни одно из этих сообщений в печати не было опубликовано. Однако сохранилось краткое описание сделанного открытия в журнале «Анналы химии» за 1813 г., в котором не была забыта и роль Куртуа.

Схема установки для получения йода методом сухой перегонки

«Новое вещество, – говорилось в этом сообщении, – по внешнему виду – металл. Его удельный вес около 4. Металл очень летуч; запах его паров аналогичен запаху хлора. Он сообщает краснобурую окраску (которая исчезает спустя короткое время) бумаге и рукам. Это вещество – не кислота, не щелочь. При нагревании его в закрытой реторте оно спокойно испаряется, при температуре около 75° по Цельсию, кипит под водой, образуя великолепные фиолетовые пары; а когда возгоняется в значительном количестве, образует большие блестящие пластинки, никогда, однако, не бывающие массивными. Оно слегка растворяется в воде, лучше в алкоголе и еще лучше в эфире».

Новое вещество привлекло внимание двух знаменитых ученых – французского Ж.Л.Гей-Люссака и английского Г.Дэви, которые независимо друг от друга принялись изучать его свойства. Вскоре между этими учеными возник довольно страстный научный спор. Дэви первым пришел к выводу, что новое вещество – элемент, похожий на хлор, открытый К.В.Шееле. Гей-Люссак долго не соглашался с выводами Дэви, но под давлением доказательств последнего все же в конце концов должен был признать правоту его взглядов.

Теперь, когда вещество было признано за элемент и споры между этими учеными о его природе уже прекратились, нужно было дать ему название. Гей-Люссак назвал его йодом, а Дэви – йодином. Оба ученых при установлении названия исходили из одного и того же признака – фиолетового цвета паров вещества (от греч. – фиолетовый). Ныне во всех странах мира, в том числе и в России, употребляется первое название – йод, и только в Англии сохранилось название йодин. Соответственно этим названиям принят и символ для элемента I.

Гей-Люссак посвятил изучению нового элемента много времени. В 1814 г. была напечатана его обширная работа о йоде, в которой он обосновал теорию водородных кислот (гидрокислот), подробно описал важнейшие соединения йода и установил путем сравнения различных реакций веществ с хлором и йодом, что хлор «сильнее йода».

Так был открыт новый сходный с хлором элемент, который благодаря своим ценным антисептическим свойствам стал широко известен людям.

Материал подготовил П.А.Кошель