Клеменс Винклер

Клеменс Винклер (нем. Clemens Alexander Winkler; 26 декабря 1838, Фрайберг — 8 октября 1904, Дрезден) — немецкий химик-технолог и металлург, профессор Фрайбергской горной академии. Наиболее известен как первооткрыватель химического элемента германия (1886), существование которого предсказал Дмитрий Иванович Менделеев на основе своего периодического закона. Винклер также внёс значительный вклад в развитие химической технологии, в частности, в производство серной кислоты, редких металлов и газовый анализ.

Биография

Ранние годы и образование

Клеменс Винклер родился 26 декабря 1838 года во Фрайберге (Саксония) в семье, тесно связанной с горным делом. Его отец, Курт Александр Винклер, был известным металлургом и химиком, автором ряда работ по аналитической химии и технологии. После окончания гимназии во Фрайберге Клеменс поступил во Фрайбергскую горную академию, где изучал химию, металлургию и горное дело. В 1859 году он продолжил обучение в Лейпцигском университете, где посещал лекции по химии и физике. В 1861 году Винклер защитил диссертацию, посвящённую химическому составу некоторых минералов, и получил степень доктора философии.

Научная и преподавательская деятельность

В 1862 году Винклер вернулся во Фрайберг и начал работать ассистентом в лаборатории Горной академии. В 1873 году он был назначен профессором химической технологии и металлургии, сменив на этом посту своего отца. Винклер преподавал во Фрайбергской горной академии до конца жизни, читая курсы по общей химии, аналитической химии, химической технологии и металлургии. Он также руководил химической лабораторией академии, которая под его руководством стала одним из ведущих центров аналитической химии и технологии в Европе.

Винклер активно занимался промышленной химией. Он разработал и усовершенствовал ряд технологических процессов, в том числе:

• Производство серной кислоты: Винклер предложил новый метод получения серной кислоты из колчеданов, который был внедрён на многих заводах Саксонии.
• Получение редких металлов: Он разработал эффективные способы извлечения индия, галлия, таллия и других редких элементов из руд и промышленных отходов.
• Газовый анализ: Винклер создал несколько приборов и методик для точного анализа состава газов, что имело важное значение для металлургии и химической промышленности.

Открытие германия

Самым значительным научным достижением Винклера стало открытие химического элемента германия. В 1885 году на руднике «Химмельсфюрст» (Саксония) был найден новый минерал, названный аргиродитом. Винклер проанализировал его состав и обнаружил, что сумма масс известных компонентов (серебра и серы) не достигает 100 %. Он предположил наличие неизвестного элемента. После тщательных исследований, в феврале 1886 года Винклер выделил новый элемент, который по свойствам соответствовал предсказанному Менделеевым «экасилицию». Винклер назвал его германием в честь своей родины — Германии. Открытие германия стало триумфом периодического закона Менделеева и принесло Винклеру мировую известность.

Поздние годы и смерть

В конце жизни Винклер продолжал активную научную и педагогическую работу. Он был членом многих научных обществ, в том числе Леопольдины (с 1888 года) и Саксонской академии наук (с 1890 года). Клеменс Винклер скончался 8 октября 1904 года в Дрездене от сердечного приступа. Похоронен во Фрайберге.

Научные достижения

Открытие германия

Открытие германия (символ Ge, атомный номер 32) стало кульминацией карьеры Винклера. Аргиродит, из которого он выделил новый элемент, представлял собой сульфид серебра и германия (Ag₈GeS₆). Винклер провёл серию сложных химических реакций, включая прокаливание с содой и серой, растворение в кислотах и электролиз, чтобы получить чистый германий. Он описал свойства нового элемента: серебристо-белый металл, хрупкий, с плотностью около 5,47 г/см³, плавящийся при температуре около 958 °C. Винклер также установил, что германий образует два оксида (GeO и GeO₂) и тетрахлорид (GeCl₄) — летучую жидкость, что позволило ему очистить элемент. Менделеев, узнав об открытии, высоко оценил работу Винклера и отметил, что свойства германия почти полностью совпали с предсказанными для экасилиция.

Вклад в химическую технологию

Винклер был одним из пионеров промышленной химии. Он разработал:

• Метод Винклера для получения серной кислоты: усовершенствование контактного процесса, повышавшее выход кислоты.
• Технологию извлечения индия и галлия: из цинковых обманок и других руд, что позволило начать промышленное производство этих редких металлов.
• Аналитические методы: в частности, метод определения кислорода в газах с помощью пирогаллола (реактив Винклера), который долгое время использовался в газовом анализе.

Другие исследования

Винклер также занимался изучением минералов, в том числе редкоземельных элементов. Он внёс вклад в химию молибдена, вольфрама и ванадия. Винклер первым получил чистый металлический индий (1867) и исследовал его свойства. Он также изучал процессы коррозии металлов и разработал методы защиты от неё.

Память и наследие

• Именем Винклера назван минерал винклерит (сложный сульфид серебра, меди, свинца и висмута).
• В 1935 году Международный астрономический союз присвоил имя Клеменса Винклера кратеру на обратной стороне Луны.
• Во Фрайберге установлен памятник учёному, а его имя носит одна из улиц города.
• Фрайбергская горная академия учредила стипендию имени Винклера для студентов-химиков.
• В 2004 году, к 100-летию со дня смерти, в Германии была выпущена почтовая марка с изображением Винклера и символа германия.

Основные труды

Винклер опубликовал более 200 научных работ, в том числе:

• «О новом элементе германии» (1886) — статья, в которой он впервые сообщил об открытии.
• «Руководство по химической технологии» (1874) — учебник, выдержавший несколько изданий.
• «Газовый анализ» (1888) — монография по методам анализа газов.
• «О редких металлах» (1890) — обзорная работа по химии индия, галлия, таллия и германия.

Интересные факты

• Винклер был полиглотом: свободно владел немецким, французским, английским и латынью.
• Он был страстным коллекционером минералов и собрал одну из крупнейших частных коллекций в Саксонии.
• Винклер отказался от предложения занять кафедру в Берлинском университете, предпочтя остаться во Фрайберге.
• Первоначально Винклер хотел назвать новый элемент «нептунием», но это название уже было использовано для другого гипотетического элемента. Затем он предложил «ангидрид» (от греч. «безводный»), но в итоге остановился на «германии».

Источники

• Winkler, C. (1886). «Ueber das Germanium». Journal für praktische Chemie, 34(1), 177-229.
• Mendeleev, D. I. (1886). «Bemerkungen zu der Entdeckung des Germaniums». Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 19(1), 352-353.
• Weeks, M. E. (1932). «The Discovery of the Elements: XV. Some Elements Predicted by Mendeleeff». Journal of Chemical Education, 9(9), 1605-1619.
• Sachtleben, R. (1954). «Clemens Winkler, der Entdecker des Germaniums». Freiburger Forschungshefte, D 2, 1-48.
• Hoppe, R. (1986). «Clemens Winkler und die Entdeckung des Germaniums». Nachrichten aus der Chemie, 34(2), 112-115.