Од аптекарски чирак, до легенда од Сорбона

Крајот на XVIII и почетокот на XIX век претставуваат златно доба за развојот на модерната хемија.Под влијание на Антоан Лавоазје, дотогашната алхемиска мистичност отстапува пред строгиот квантитативен метод, прецизното мерење и аналитичката систематичност.Во овој бурен историски период, обележан и со Француската револуција, се раѓа една од најинспиративните фигури во историјата на науката – Луј Николас Воклен (Louis Nicolas Vauquelin).

Патот на Воклен не е типичен за тогашните учени луѓе, кои најчесто потекнувале од богати или аристократски семејства.Неговата биографија е сведоштво за чист, незапирлив триумф на умот над сиромаштијата и социјалните бариери. Од претепано селско момче, тој израснува во водечки аналитички хемичар на својата ера, професор на Сорбона и научник кој на човештвото му подари два фундаментални хемиски елементи: хромот и берилиумот.

Луј Никола Воклен е роден на 16 мај 1763 година во Сен-Андре-д'Еберто, Нормандија, во екстремно сиромашно селско семејство.Како дете, неговото секојдневие било исполнето со тешка физичка работа на нивите.Меѓутоа, неговата природна љубопитност и интелигенција биле забележани од локалниот свештеник, кој му ги пренел основите на писменоста.

На тринаесетгодишна возраст, со цел да заработи за егзистенција, Воклен заминува во Руан, каде што се вработува како чирак во една локална аптека. Задачата на чираците во тоа време била тешка: миење на стаклените садови, одржување на хигиената и рачно толчење на цврсти билки и минерали во аван. Но, Воклен поседувал незаситен глад за знаење.Додека работел, тој скришум ги читал латинските медицински книги и бележниците по хемија на неговиот работодавач.

Една вечер, газдата на аптеката го фатил момчето како ги проучува неговите приватни научни книги. Наместо да ја поддржи неговата амбиција, револтираниот аптекар, под изговор дека момчето „си го губи времето со наука на негов трошок“, физички го претепал и пред неговите очи му ги скинал сите рачно водени тетратки со белешки. Овој брутален настан бил пресвртна точка.Навреден, но со цврста социјална решеност, Воклен ги спакувал своите малку партали и пеш се упатил кон Париз, ветувајќи си дека никој никогаш нема да му го одземе правото на знаење.

Пристигнувајќи во Париз без пари и врски, Воклен се соочил со глад и сериозни болести.Работел во неколку различни аптеки за минимална плата, сè додека среќата не му се насмеала преку колегијална препорака.Неговиот извонреден талент за лабораториска работа и прецизност бил забележан од славниот француски хемичар Антуан Франсоа де Фуркроа (Antoine François de Fourcroy).

Фуркроа го нашол Воклен прегладнет и болен во една мала мансарда.Препознавајќи го неговиот генијален аналитички ум, Фуркроа го зел под своја директна заштита.Тој го назначува Воклен за свој личен асистент, управител на неговата лабораторија, а набрзо и за близок семеен пријател.Воклен се преселил во домот на Фуркроа, каде што неговите две постари сестри се грижеле за него како за сопствен брат.Во следните децении, кујната и лабораторијата на овој дом станале епицентар на врвни аналитички откритија.Воклен останал ерген до крајот на животот, целосно посветен на науката и на семејството кое го спасило од париските улици.

Најголемото научно достигнување на Воклен е нераскинливо поврзано со еден специфичен, преубав минерал кој во тоа време претставувал вистинска енигма за европската научна заедница.

Проблемот на „Сибирското црвено олово“

Во 1766 година, во рудниците за злато во Березовск, во близина на Екатеринбург на Урал (Сибир), бил откриен прекрасен минерал со интензивна, огнено црвено-портокалова боја. Минералот го добил името „сибирско црвено олово“ (денес познат под минералошкото име крокоит).

Истакнатиот германски научник Јохан Готлиб Гмелин го анализирал минералот и утврдил дека примарно се состои од олово.Меѓутоа, анализите покажале дека оловото е врзано со некоја непозната супстанца која предизвикувала чудни, неочекувани обоени реакции што обичното олово никогаш не ги манифестирало.Со децении, вистинскиот хемиски состав на овој минерал останал мистерија.

Примерок од овој редок сибирски минерал пристигнал во Париз во лабораторијата на Воклен. Со примена на строгиот квантитативен метод, Воклен одлучил да изврши целосна деструктивна анализа за да ја изолира непознатата компонента.

Процесот се одвивал во неколку прецизни фази:

Растворање и таложење на оловото: Воклен најпрво го сомлел црвениот крокоит во фин прав и го третирал со концентрирана хлороводородна киселина (HCl). Како резултат на оваа реакција, оловото се наталожило на дното во форма на бел, тешко растворлив талог од олово(II) хлорид (PbCl₂), додека во растворот останала непознатата супстанца во форма на интензивно зелена течност:

PbCrO₄+2HCl→PbCl₂↓+H₂CrO₄

Изолација на оксидот: По филтрирањето на олово(II) хлоридот, Воклен го третирал преостанатиот раствор со база за да предизвика таложење на хром(III) хидроксид, кој потоа со жарење (термичка декомпозиција) го претворил во чист оксид – хром(III) оксид , кој имал карактеристична темнозелена боја:

CrCl₂+2NaOH→Cr(OH)₂↓+2NaCl

2Cr(OH)₃ →Cr₂O₃+ 3H₂O

Редукција до чист метал: Клучниот момент се случил кога Воклен го смешал добиениот зелен оксид со јагленов прав (чист јаглерод) во внатрешноста на херметички затворен графитен тигел. Го изложил тигелот на екстремно висока температура во ковачка печка. При оваа карботермна редукција, јаглеродот го врзал кислородот во форма на гасовит јаглерод моноксид (CО), оставајќи го чистиот, нов метал на дното:

Cr₂O₃+ 3C → 2Cr + 3CO

Кога го отворил тигелот, Воклен здогледал решетка од сиви, игличести метални кристали. Иако самиот метал бил сив и наизглед монотон, Воклен бил фасциниран од фактот што неговите соли и соединенија манифестирале широк спектар на брилијантни бои: жолта, портокалова, зелена и виолетова.

На предлог на неговиот ментор Фуркроа, елементот го добил името Хром (од грчкиот збор χрῶμα - боја).

Откритието на Воклен немало само теоретско значење за периодниот систем; тоа предизвикало вистинска револуција во индустријата и уметноста на XIX век.Воклен забележал дека со мешање на раствор од хромати со раствор од оловни соли се добива прекрасен, интензивен жолт талог. Оваа реакција на таложење на олово(II) хромат станала основа за производство на нов вештачки пигмент:

K₂CrO₄ + Pb(NO₃)₂ → PbCrO₄↓ + 2KNO₃

Дотогаш, уметниците мака мачеле да обезбедат стабилна и светла жолта боја.Постоечките пигменти (како растителните или орпиментот на база на арсен) или биле екстремно отровни или брзо бледнееле и потемнувале под влијание на светлината и воздухот.

Новооткриената „хром-жолта“ боја била евтина за производство, покривала извонредно и поседувала дотогаш невиден визуелен интензитет. На почетокот на XIX век, таа станала омилен пигмент на импресионистите и постимпресионистите.

Најдобар пример за историското влијание на ова откритие е култниот уметник Винсент ван Гог. Тој бил емотивно и уметнички опседнат со хром-жолтиот пигмент. Неговите ремек-дела, како што е серијата слики „Сончогледи“ или „Жолтата куќа“, ја должат својата револуционерна светлина и енергија токму на хемискиот пигмент изолиран благодарение на макотрпната работа на Воклен. Хромот буквално ја променил палетата со која човештвото ја сликало својата реалност.

Иако хромот е неговиот најголем триумф, Воклен бил неверојатно продуктивен научник чиј опус опфаќа стотици научни трудови во кои доминира органската, неорганската и аналитичката хемија.

Откривањето на Берилиумот (1798)

Само една година по откривањето на хромот, во 1798 година, францускиот минералог Рене Жист Аии побарал од Воклен да направи прецизна хемиска споредба меѓу два скапоцени камења: смарагдот (емералд) и берилот. Во тоа време се верувало дека станува збор за два сосема различни минерали.

Воклен извршил детална анализа и докажал дека тие се хемиски идентични.Меѓутоа, за време на процесот, тој изолирал нова земјена супстанца (оксид) која наликувала на алуминиум оксидот, но не реагирала со бази и имала специфичен сладок вкус.Воклен го открил оксидот на новиот елемент берилиум.Поради слаткиот вкус на неговите соли, елементот првично бил наречен Глициниум (од грчкиот збор glykys - сладок), пред подоцна да го добие денешното име според минералот берил.

Воклен го изолирал берилиум оксидот преку третирање на минералот берил со база, по што следело таложење и термичка декомпозиција (жарење).

Добивање на берилиум хидроксид од раствор: Кога на растворот кој содржи берилиумови јони му се додава натриум хидроксид, се таложи бел геласт талог од берилиум хидроксид:

BeCl₂(aq) + 2NaOH(aq) →Be(OH)₂(s) + 2NaCl(aq)

Жарење (термичка декомпозиција) до чист оксид: Со загревање на талогот на висока температура, Воклен го добил чистиот оксид на новиот елемент (берилиум оксид, тогаш наречен „глицина“):

Be(OH)₂(s) + топлина →BeO(s) + H₂O(g)

Воклен успеал да го изолира само оксидот (BeO). Чистиот метал берилиум бил добиен дури во 1828 година (независно од Фридрих Велер и Антоан Буси) со редукција на берилиум хлорид со помош на чист калиум:

BeCl₂(s) + 2K(s) →Be(s) + 2KCl(s)

Пионер во органската хемија: Изолација на Аспарагинот (1806)

Воклен, заедно со својот млад асистент Пјер Жан Робике, во 1806 година направил историски пробив во органската хемија.Истражувајќи го сокот од растението аспарагус (Asparagus officinalis), тие успеале да ја изолираат првата аминокиселина откриена во историјата на науката – аспарагинот.Со тоа, Воклен ги поставил темелите на она што денес го нарекуваме биохемија.

Бидејќи аспарагинот е органско соединение (првата изолирана аминокиселина во историјата), Воклен и Робике не го добиле преку класична неорганска синтеза, туку преку екстракција, концентрација и кристализација од природниот сок на аспарагусот.

Воклен го исцедил сокот од младите ластари на аспарагус (Asparagus officinalis), го филтрирал и го оставил да испарува на тивок оган додека не добил густ сируп.Откако го оставил сирупот да отстои неколку дена на студено, забележал како се формираат преубави, проѕирни и долгнавести кристали.Овие кристали биле подложени на дополнително прочистување и со тоа аспарагинот бил официјално изолиран како посебна хемиска супстанца.

Воклен бил еден од првите кои вршеле систематски хемиски анализи на животински течности и ткива.Ги проучувал урината, крвта и жолчката кај луѓето и животните, обидувајќи се да ги поврзе хемиските абнормалности со конкретни медицински дијагнози.

За време на Француската револуција, кога на Франција ѝ се заканувала воена инвазија и имало сериозен недостиг од барут, Воклен ја ставил својата стручност на располагање на татковината.Тој патувал низ земјата, обучувајќи го населението како поефикасно да екстрахира шалитра (калиум нитрат, KNО₃) од природни извори, со што директно помогнал во одбраната на земјата.

Со текот на годините, државата и научната заедница морале да му оддадат признание на овој извонреден научник.Воклен станал член на престижната Француска академија на науките, професор по хемија на Сорбона, директор на Фармацевтскиот факултет во Париз и витез на Легијата на честа.

И покрај сите овие титули и огромната меѓународна слава, Воклен до крајот на животот останал исклучително скромен, тивок и приземен човек.Никогаш не го изгубил својот карактеристичен нормандски рурален акцент, ниту пак дозволил материјалното богатство да го промени.Наместо да ужива во луксуз, неговите студенти честопати го затекнувале во лабораторијата облечен во старо, искинато работно палто како сам ги мете скалите или со часови ги мие стаклените епрувети.

Кога помладите студенти, привлечени од неговото големо име, ќе влезеле во просторијата и ќе прашале: „Каде можеме да го најдеме славниот професор Воклен?“, тој најмилостиво, без никаква ароганција, одговарал: „Тука е, момче, почекај само да го исчистам овој сад и лично ќе ти покажам сè што те интересира.“

Воклен починал на 14 ноември 1829 година во своето родно место во Нормандија, каде што се вратил во последните денови од животот.

Луј Никола Воклен претставува архетип на вистински научник – воден од чиста љубопитност, имун на суета и нескршлив пред животните тешкотии.Неговата прецизна аналитичка работа не само што го прошири сопственото знаење за периодниот систем преку откривањето на хромот и берилиумот, туку воспостави нови стандарди во аналитичката хемија.Неговиот живот останува вечна инспирација и доказ дека знаењето е моќ која не познава општествени класи и бариери.