К открытию йода Куртуа привело исследование коррозии сосудов на производстве селитры. Источник: Unsplash

Металлические сосуды на производстве разъедало, и Бернар Куртуа искал причину. При обработке остатков от переработки водорослей серной кислотой появился фиолетовый пар. На холодной поверхности осели темные блестящие кристаллы. С этим веществом можно было поставить новые опыты — проверить, как оно переносит нагревание и с чем вступает в реакцию.

Как Бернар Куртуа открыл йод при производстве селитры 

Аптекарская подготовка и работа в лабораториях помогли Куртуа исследовать свойства неизвестного вещества. Источник: Getty

Куртуа вырос в Дижоне, где его отец работал в химической лаборатории и занимался производством селитры. Прежде чем открыть собственное дело, Бернар получил аптекарскую подготовку, служил фармацевтом в военных госпиталях и работал в парижских лабораториях. К моменту открытия он уже умел выделять вещества из сложных смесей и исследовать их свойства. 

Нехватка сырья для производства селитры заставила Куртуа использовать золу морских водорослей. Источник: Соцсети

Селитра требовалась для изготовления пороха. Во время наполеоновских войн спрос на нее был большим, а привычного сырья для получения калийных солей не хватало. Куртуа использовал золу морских водорослей, которую доставляли с побережий Бретани и Нормандии. Она заменяла древесную золу в качестве источника калия. В такой золе смешивались разные соли натрия и калия. Нужные компоненты переводили в раствор и разделяли; одним из продуктов была сода — карбонат натрия. После ее извлечения оставалась жидкость с примесями. Водоросли накапливают йод из морской воды, поэтому их переработка давала химикам гораздо более концентрированный материал, чем сама вода. При производстве селитры этот компонент оставался среди примесей.

Как Куртуа обнаружил йод 

Выделившийся при реакции йод переходил в фиолетовый пар и оседал кристаллами при охлаждении. Источник: Getty

Куртуа обнаружил йод в 1811 году. Подробности опыта сохранились в письме Гемфри Дэви: Куртуа исследовал именно остаток после извлечения соды. Дэви также отметил, что действие концентрированной серной кислоты сопровождалось сильным нагреванием. В остатке присутствовали йодиды — соли, содержащие йод в виде отрицательно заряженных ионов. Концентрированная серная кислота вступала с ними в реакцию, при которой образовывался свободный йод. Его молекулы состоят из двух атомов. Нагревание помогало веществу перейти в пар, а охлаждение позволяло собрать его в твердом виде. Эти превращения можно разделить на два разных процесса. Сначала химическая реакция освобождала йод из соединений. Затем уже выделенное вещество меняло агрегатное состояние. Твердый йод способен переходить прямо в газ — такой переход называют сублимацией. При этом сами молекулы йода сохраняются.

Куртуа изучал полученные кристаллы: нагревал их, проверял взаимодействие с металлами и другими веществами. Производство селитры отнимало время, поэтому Куртуа передал образцы знакомым химикам Николя Клеману и Шарлю-Бернару Дезорму. 

Легенда приписывает коту Куртуа случайное смешивание реактивов, однако документального подтверждения у этой истории нет. Источник: Нейросети

С открытием йода связана легенда о коте Куртуа, который якобы опрокинул сосуды и смешал реактивы. Отсюда и иллюстрации с кошкой, которыми в интернете сопровождают эту историю. Рассказ даже попал в задания Международной химической олимпиады 2019 года. Однако надежного документального подтверждения участия животного нет. В письме Гемфри Дэви 1813 года, которое приводит Королевское химическое общество, Куртуа сам исследовал остатки переработки водорослей с помощью серной кислоты, выясняя причину коррозии металлических сосудов. Кот в этом описании не упоминается.

Из чего состоит йод 

Гей-Люссак и Дэви установили элементарную природу йода, признавая заслугу его открытия за Куртуа. Источник: Wikimedia

О необычном веществе публично сообщили в Париже в конце 1813 года. Его исследованием занялись Жозеф Луи Гей-Люссак и приехавший во Францию Гемфри Дэви. Оба пришли к выводу, что перед ними новый химический элемент, по свойствам близкий к хлору.

Одной окраски для такого заключения было недостаточно. Химики проверяли, можно ли разложить вещество, и сравнивали продукты его реакций с уже известными соединениями. Особенно показателен был опыт с водородом: полученная кислота отличалась от соляной. При взаимодействии с соединениями серебра она давала желтый осадок, тогда как для соляной кислоты характерен белый. Различия сохранялись и в новых соединениях — йод обладал собственной химией. 

Кристаллы йода состоят из двухатомных молекул, которые сохраняются при переходе вещества в пар. Источник: Наука Mail

Гей-Люссак предложил название «иод» от греческого слова, означающего фиолетовый цвет. Между ним и Дэви возник спор о приоритете установления природы вещества, однако заслугу первоначального открытия они признавали за Куртуа.

До появления периодической системы Менделеева оставалось больше полувека. Химическое родство приходилось устанавливать по результатам опытов. Позднее йод и хлор заняли места в одной группе — среди галогенов, элементов, способных образовывать соли при соединении с металлами.

Открытие йода: признание Куртуа и дальнейшая судьба элемента 

Медицинское применение йода увеличивало спрос на него, однако собственное производство не принесло Куртуа достатка. Источник: Соцсети

Куртуа наладил производство йода и его солей. Медицинские применения увеличивали спрос, но его предприятие оставалось небольшим. Конкуренты организовали более крупный выпуск и продавали йод дешевле; в конце концов производство Куртуа перешло к другой компании.

В 1831 году химик получил премию Монтиона за вклад в медицину. Признание не обеспечило достатка: после его смерти вдова и сын остались без наследства.

Биологическую роль элемента выясняли уже следующие поколения исследователей. Йод необходим для образования гормонов щитовидной железы, регулирующих обмен веществ. Одним из способов предупреждать его недостаток стало обогащение пищевой соли. Так у вещества, найденного в остатках промышленной переработки водорослей, появилось место на обычной кухне — в пачке йодированной соли.