Калоян Манолов
Велики химици (6) (Том втори)

Томас Грейъм

1805 • 1869

Посвещавам този разказ на скъпите си родители Иванка и Руси Манолови в знак на безкрайна признателност.

К. Манолов

 

Търговецът Грейъм живееше на една от главните улици в Глазгоу, която почти направо извеждаше до пристанището. От ранна сутрин до късна вечер по нея течеше безбройното множество на големия град. Томас обичаше да гледа забързалите минувачи. Те като че ли идваха от други светове и всеки носеше със себе си своя свят. Томас също имаше свой свят. Той го държеше затворен при себе си, тук, в стаята на горния етаж. Този свят принадлежеше само на него. Там не можеше да проникне никой — нито една от четирите му сестри, нито баща му. Само майка му познаваше отчасти този свят, защото там цареше неизмерима обич. Светът на Томас беше тъй романтичен, тъй фантастичен, че потокът на улицата наистина му се струваше далечен и чужд. Той не мечтаеше за печалби и богатство, не мечтаеше за слава и власт.

Една голяма загадка изпълваше неговия свят — загадката на природата. Какво представлява вселената? Как да се обясни съществуването на животните и растенията? Къде е началото на битието и къде е границата му с небитието? Четиринадесетгодишният Томас не можеше да отговори на тези въпроси. Той търсеше отговора в книгите, но там имаше толкова много теории, толкова различни философии, че човек никога не би могъл да каже откъде да започне и къде да свърши.

Склонността на Томас към размисъл стоеше в пълна противоположност с характера на баща му. Практичният ум на господин Грейъм, умението да сключва сделки и да превръща всичко в пари го правеха един от най-деловите хора в Глазгоу. Той полагаше големи усилия да въведе сина си в тънкостите на своята кариера. Съгласно традициите, като най-възрастен от децата, Томас трябваше да стане и негов наследник. Всички усилия обаче оставаха напразни. Търговията не можеше да развълнува Томас. Той често се облягаше на прозореца и гледаше към улицата. Ето, там всеки има свой път. Добър или лош, все пак — свой път. А той? Какво може да стори сам? Как да си извоюва право на свой път? Светлокестенявите му коси се разрошваха и падаха над големите бадемовидни, зелени очи.

Баща му остана непреклонен. „Щом не иска търговия, щом обича да философствува, да стане пастор!“

— Но аз не искам — протестираше Томас.

— Не говори така, Том — утешаваше го с благ глас майка му. — Ти си още млад. Животът е пред тебе. Ти ще си го направиш такъв, какъвто искаш.

— Искам да уча още, мамо! Може би тогава ще се открие и моята пътечка!

— Ще се опитам да склоня баща ти. Знаеш, че той не обича да му противоречат. Съгласи се на всичко. Постъпиш ли в университета, после нещата се променят по-лесно.

Четиринадесетия си рожден ден Томас отпразнува като студент в университета в Глазгоу. Баща му не отстъпи от решението си. Томас склони и постъпи в богословския отдел. Тук наистина той намери своя пътечка. Тя беше тясна, криволичеща, но тя го отведе до широките простори на науката. Светът на младия Томас Грейъм попадна изцяло под властта на професор Мейклиъм. Той преподаваше натурфилософия. В неговите лекции Томас намери отговор на десетки въпроси, които тревожеха безсънните му нощи. В разговорите си с професора той научи много нови неща, запозна се с важни теории от физиката и химията и пр. Професор Мейклиъм имаше особено предпочитание към химията и това се дължеше може би на приятелството му с доктор Томас Томсън. Грейъм посещаваше редовно лекциите и на доктор Томсън и все повече попадаше под негово влияние. Да, наистина химията започна да му се струва най-интересната наука. Да умееш да боравиш с веществата, да ги караш да си взаимодействуват, да получаваш нови, невиждани от никого вещества, да търсиш законите, на които се подчиняват — ето слънцето на неговия свят. Толкова години той се лута в неизвестността, толкова години той търси призванието си! Сега всичко е ясно! Колкото и да е строг баща му, каквито и средства да използува, за да го принуди да стане духовник, той не ще отстъпи. Грейъм работеше усърдно. Четеше прекалено много и завърши образованието си с титлата „Магистер артис“. Тази титла се даваше само на онези студенти, които покажат големи познания в областта на философията и някои специални науки.

Грейъм доби първоначалните си познания по химия в лабораторията на доктор Томас Томсън, но те бяха съвсем недостатъчни, за да му позволят да тръгне по пътя на изследователската работа. По съвета на професор Мейклиъм той замина за Единбург.

Единбургският университет се славеше с много добри специалисти-лекари. Той привличаше към себе си главно тези, които са решили да се посветят на медицината. Подготовката на младите лекари обаче изискваше да се запознаят и с основите на редица важни науки. Между тях на първо място стоеше химията. Катедрата по химия по това време се завеждаше от доктор Хоуп. Съгласно традициите, установени още от времето на професор Джозеф Бляк, който откри и подробно изучи въглеродния двуокис, в лабораторията на доктор Хоуп продължаваха да изучават газовете.

С газовете започна и Грейъм. Той познаваше изследванията на Уйлям Хенри от Манчестър. Знаеше и закона, открит от Хенри, за разтваряне на газовете в течности, но все пак явленията, които се наблюдават при тези процеси, се нуждаеха от допълнителни проучвания. Знаеше се, че някои газове, като амоняк, хлороводород и др., се разтварят извънредно много във вода, а други, като азот, водород, кислород и пр., почти не се разтварят. Имаше ли някаква обща зависимост или всичко се определяше само от индивидуалните свойства на газа? Проблемите, твърде сложни и заинтригуващи, приковаваха Грейъм почти денонощно в лабораторията. Той се прибираше в къщи късно през нощта, за да отдъхне и събере сили за другия ден, и рано сутрин отново се отправяше към лабораторията. Грейъм имаше красиво очертана уста, която придаваше на слабото му, продълговато лице особена нежност. Неговата стройна и гъвкава снага съперничеше с изяществото си дори и с най-красивите дами от Единбург. Привлекателната му външност и приятни маниери му спечелиха много приятели. Повечето от тях работеха заедно с него в лабораторията. Там те водеха дълги разговори върху вълнуващите ги научни проблеми. Особено често Грейъм се срещаше с професор Лесли — философ, литератор и езиковед. Грейъм извличаше голяма полза от разговорите си с него, защото в тях философията и литературата си даваха среща, за да сътворят симфонията, която се лееше от красноречието на професор Лесли.

Понякога, когато оставаше сам, Грейъм мислеше за майка си. Дали и на нея й е така мъчно, както на него? Майка му! За него тя стоеше над всичко. Той я обичаше! Не! Той я обожаваше! В свободните минути й пишеше писма, дълги, прочувствени писма. В тях й разказваше за работата си, за живота си…

Ето вече две години работи при доктор Хоуп. Научи много нови неща, но най-важното — научи се на самостоятелна изследователска работа. Изследването върху абсорбцията на газове от течности е вече завършено. Ще го отпечатат във „Философски летописи“… Статията излезе в края на 1826 г. За нея Грейъм получи 6 лири. Пусна парите в джоба си и се отправи към магазините.

Може да са малко, но все пак са спечелени с честен труд! Първите спечелени от него пари! „Ще купя подарък на мама. Милата мама! Как ли ще се зарадва. Никога не ще мога да й се отплатя за грижите, за жертвите, които е правила за нас. Единствено само мога да й дам обичта си и вечната си признателност. С какво ли ще я зарадвам най-много? Ще трябва да взема по нещичко и на момичетата…“ Грейъм не вървеше по улиците. Той летеше в мечтите си и не виждаше шумното множество наоколо. Стиснал пакетите под мишница, той се прибра в къщи, изпълнен от щастие, доволен, че ще създаде малко радост на най-близките си хора.

Малко радост? Не, това не отговаря на истината! Майките обичат децата си всеотдайно и не искат нищо в замяна. Една топла дума за тях е по-скъпа от най-скъпия дар на света. Постъпката на Грейъм така я развълнува, че тя, която посрещаше всичко с тиха сдържаност и разумна строгост, не можа да се въздържи и заплака. Плака от радост. Плака от обич. Плака от гордост. Синът й има свой път! Път, по който малцина се осмеляват да тръгнат, защото той не е гладък и осеян с цветя. Но той носи опиянението на вечно търсещия нови знания разум, защото носи удовлетворението от успехите в научните открития.

Грейъм остана в Единбург в лабораторията на доктор Хоуп още 2 години. През 1828 г. той се върна в родния си град Глазгоу.

Пак двуетажната къща! Пак стаята с изглед към улицата! Пак неговия свят! Сега обаче той изглеждаше по-реален, по-определен. Романтичните фантазии на юношеските години отстъпиха мястото си на сериозната и дълбока мисъл на младия учен. Вълнуваха го големи проблеми. Привличаха го интересни явления. Трябваше да ги изучи, да проникне в същността им! Уроците по математика и химия, които даваше в лабораторията на Портландстрийт, осигуряваха известни доходи, но те не го задоволяваха. Той имаше нужда от своя лаборатория. Може би средствата ще му стигнат, за да сложи началото? Все пак това е въпрос на бъдещето. Да се чака е безсмислено! Трябва да започне работа веднага. Лабораторията на Портландстрийт беше твърде скромна, но засега повече не му трябваше. Явленията, които го интересуваха, можеха да се изучат със съвсем прости средства. Трябваше му само едно негледжосано глинено съдче с форма на шише с тясно гърло, една извита стъклена тръба и малко живак.

Глинените съдове той поръча при грънчаря Тейтън, а част от живака взе от доктор Кларк. Доктор Кларк преподаваше химия в Механическия институт. Той беше доста стар, но това не им попречи да се сприятелят. Доктор Кларк посещаваше често младия си приятел. Изследванията на Грейъм му се струваха много интересни и той искаше не само да види всичко в най-големи подробности, но дори да помогне със съвет.

— Засега все още разполагам само с факти — каза Грейъм. — Тук непременно съществува някаква зависимост.

— Логично е да се допусне, но трябва да се намери пътят, по който ще се стигне до нея — каза замислено доктор Кларк.

— Надявам се, че ще успея, но има подробности, които трябва да се дообмислят. Независимо от това първата крачка е направена. Елате да ви покажа откритието си! Опитът е прост, но извънредно интересен.

Те се приближиха до масата. Върху нея имаше само една чаша и прегъната на две стъклена тръбичка. На единия й край беше закрепен глинен съд. Грейъм заговори:

— Глиненият съд е негледжосан, порьозен. Той е пълен с въздух. Живакът в тръбата служи, за да затваря газа в глинения съд и същевременно да показва какви промени настъпват с обема му. Погледнете! Нивата на живака в двете колена на тръбата са еднакви. Сега ще напълня чашата с водород и ще поставя глинения съд във водородната атмосфера. И двата газа, разделени посредством порьозната преграда, ще проявят стремеж към дифузия. Водородът ще влиза в съда, а въздухът ще излиза. Вижте обаче какво става!

Докато обясняваше, Грейъм получи водород и постави глинения съд в чашата, която държеше обърната с отвора надолу, тъй като водородът е по-лек от въздуха. Постепенно живакът в коляното на извитата тръбичка, свързано със съда, започна да спада. Като че ли газът в глинения съд се разширяваше и избутваше живака.

— Забележително! — промълви доктор Кларк.

— Това не е всичко. Вижте сега обратния ефект!

При тези думи Грейъм отстрани чашата от глинения съд.

Само след няколко секунди живакът започна да се връща към първоначалното си положение. За голямо учудване на доктор Кларк обаче той не спря там, а продължи да се изкачва към глинения съд. Като че ли газът в него се свиваше и всмукваше живака към съда.

— Правихте ли опити и с други газове?

— Да. С хлороводород, с въглероден двуокис…

— При всички ли се наблюдава подобно явление?

— Точно оттук идва и най-голямото затруднение. При въглеродния двуокис е тъкмо обратното. Когато поставя съда с въздух в атмосферата от въглероден двуокис, живакът се изтегля в коляното откъм съда, а след това, като отстраня чашата с въглероден двуокис, живакът се придвижва в другото коляно. Като че ли газът се разширява. Разбира се, и в двата случая, след като престои известно време, състоянието на газа в глинения съд се нормализира и живакът в двете колена се уравновесява.

— Предполагам, че все пак сте направили някакви изводи от опитите си?

— Да. Но засега те са непълни. Причината за явлението е дифузията. У всички газове се наблюдава стремеж към спонтанно разширяване. Те винаги изпълват изцяло предоставения им обем, затова ако допрем отворите на два съда, пълни с различни газове, след известно време в тях се образува напълно еднородна смес. Извършва се свободна дифузия.

— Това е известен факт. Тези опити са извършени преди около 30 години от френския изследовател Клод-Луи Бертоле.

— При моите опити обаче дифузията се извършва през пореста преграда, в случая стените на глинения съд. Процесът би могъл да се нарече несвободна дифузия. Оказва се, че различните газове преминават през порестата преграда с различна скорост. Така например при опита, който видяхте, водородът премина по-бързо през стените на гърненцето, затова газът в съда се увеличава и избутва живака. Разбира се, и въздухът излиза навън, но по-бавно.

— Да, разбирам. Резултатите ви са прекрасни. Според мен не трябва да се бавите нито минута повече. Опишете подробно опитите си и дайте да се публикуват.

Статията се отпечата в „Тримесечно списание за наука“ през 1829 г. В същата година Грейъм зае мястото на починалия доктор Кларк в Механическия институт.

Дружбата му с Кларк се оказа извънредно плодотворна. Тя насочи интересите на 24-годишния Грейъм и към друга област на химията. Последните години от живота си доктор Кларк посвети на солите на фосфорната киселина. Подробното изучаване на тези съединения даваше все повече факти, които не можеха да се обяснят с теорията на Берцелиус. Според шведския учен всяка киселина се образува от съединяването на един „атом“ вода с един „атом“ киселинен окис. (Тогава понятието молекула още не е било възприето.) Съгласно тази теория всеки киселинен окис трябва да може да образува само една киселина и тази киселина трябва да бъде едноосновна. Доктор Кларк обаче успя да получи една нова натриева сол на фосфорната киселина, която значително се различаваше по свойства от обикновения натриев фосфат.

Обикновеният натриев фосфат образува със сребърния нитрат жълта утайка и разтворът над нея остава кисел. Фосфатът, получен от доктор Кларк, даваше бяла утайка при взаимодействие със сребърен нитрат и разтворът над утайката имаше неутрално действие. Тази сол той получи от обикновения натриев фосфат, като го нагря до червена жар. И понеже новият фосфат се образуваше под действието на огъня, а „огън“ на гръцки е „пирос“, той го наименова пирофосфат.

Продължителните изследвания на доктор Кларк не само не изясняваха въпроса за фосфорната киселина и солите й, но го усложняваха още повече. Сега в удобната и добре уредена лаборатория на доктор Кларк изследванията на Грейъм можеха лесно да се разширят и задълбочат. Основните пунктове на изследователската му дейност станаха два — газовете и фосфатите. Въпросът за дифузията все още не можеше да получи разрешението си. За да успее да определи скоростта на дифузията, Грейъм трябваше да определи количеството на преминалия през порьозната преграда газ за единица време. За да може да достигне до количествени зависимости, разбира се, трябваше да се видоизмени и постановката на опита. Вместо глинения съд, чиято повърхност се измерваше трудно, той използува широка стъклена тръба, единия край на която затвори със специална порьозна преграда. Анализираше многократно газовете във и вън от стъклената тръба, за да определи процентното им съдържание в газовата смес. Наред с това Грейъм се зае да измери и някои от физичните свойства на газовете. Тази продължителна и еднообразна работа не го отегчаваше. Той със същото удоволствие извършваше и стотния анализ, както преди време бе извършил първия, защото с всеки изминат ден данните се увеличаваха. Това го приближаваше до откриването на закона, който лежеше в основата на тези явления. Грейъм вече установи съвсем сигурно, че колкото газът е по-тежък, толкова по-бавно преминава през порьозната преграда. Но това е само качествена зависимост. Той искаше да намери строгата математична формула.

Работата му се увенча с успех. Изчисленията показваха недвусмислено — скоростта на дифузията е обратно пропорционална на квадратния корен от специфичната маса на газа.

Успоредно с това Грейъм завърши и изследванията върху окисляването на фосфора. Той установи, че в присъствието на нищожно малки количества от някои газове окисляването на фосфора значително се забавя. Този факт имаше голямо значение за науката по това време. Това беше първият пример за отрицателна катализа, процес, който дори нямаше наименование, защото все още не съществуваха теории за каталитичните процеси. Дори понятието „катализа“ се въведе 2 години след това от Йонс Якоб Берцелиус.

Втората статия за газовата дифузия излезе от печат през 1831 г. Тогава вече Грейъм заемаше професорското място по химия в Андерсоновия университет в Глазгоу. Тук в обширната и отлично уредена лаборатория той направи много важно откритие, което за времето си представляваше революция в схващането на учените за киселините. До него го доведоха резултатите от изучаването на фосфорната киселина и солите й.

Започнати в лабораторията на доктор Кларк, тези изследвания се разшириха и върху солите на арсеновата киселина, които, както се знаеше от изследванията на Мичерлих, притежават аналогични на фосфатите свойства. Всъщност Грейъм повтори опитите на редица изследователи — на Мичерлих, на Берцелиус, на доктор Кларк, и получи всички познати дотогава фосфати и арсенати. Той не можа да намери грешка в изводите на нито един от тези учени. Пред него стояха наистина различни по свойства и състав соли. Като измени условията на получаване, Грейъм получи и още няколко нови видове фосфати. Особено внимание той отдели на едно безцветно, кристално вещество, което имаше много високо съдържание на фосфор. Като му действува с концентрирана сярна киселина, той получи нов вид фосфорна киселина. Тя образуваше безцветни кристали и особено лесно предизвикваше коагулация на разтвор от албумин. Грейъм я наименова метафосфорна киселина, а солите й — метафосфати. Резултатите от продължителните и сложни анализи най-после можеха да се подредят в някакъв порядък. От тях ясно се виждаше, че при солите на фосфорната киселина с 1 „атом“ фосфорен окис могат да се свържат 1, 2 или 3 „атома“ натриев или калиев окис. (По това време учените са изразявали тези соли вместо чрез радикала на фосфорната киселина PO₄^3– чрез „атома“ на фосфорния окис, означаван с PO₅, и „атома“ на водата или натриевия окис, означаван съответно с HO или NaO). Това би било възможно обаче само ако в киселините се съдържат повече от един водородни атоми, които могат да се изместват от метал. Грейъм беше убеден, че при разтварянето на фосфорния окис във вода той може да се свърже с 1,2 или 3 молекули вода (според тогавашните представи — „атома“ вода). В резултат на това взаимодействие се образуват 3 различни по свойства фосфорни киселини — метафосфорна, пирофосфорна и ортофосфорна. Това допускане стоеше в разрез с учението на Берцелиус за едноосновността на киселините. То противоречеше на всички учени, но то се основаваше на факти. Факти, които не можеха да се пренебрегнат. Статията, отпечатана през 1833 г., раздруса из основи теорията за киселините и сложи началото на съвременната теория за многоосновността на киселините. Няколко години по-късно идеята за многоосновността на киселините навлезе и в органичната химия. Юстус Либих пръв заговори за многоосновни органични киселини, Адолф Вюрц — за многоосновни (правилното днес е многовалентни) алкохоли и пр.

Приносите, които Грейъм направи в науката, имаха огромно значение. Те получиха висока оценка от страна на научната общественост. През 1834 г. в Единбург се състоя тържествена церемония за удостояване на Грейъм с наградата „Кейт“.

В заседателната зала на Единбургското кралско дружество цареше обикновената студена деловитост на англичаните и все пак някаква тържественост правеше тишината по-дълбока, а думите, изпълнени с необикновен патос. Може би това идваше от червените тоги на ректора и деканите при университета. Може би то се дължеше на сериозните погледи, насочени към него — високия и фин Томас Грейъм, откривателя на закона за газовата дифузия, създателя на схващането на многоосновността на киселините.

На тържеството дойдоха най-изтъкнатите учени на Шотландия, за да изразят уважението си, за да покажат радостта си от успехите на този скромен изследовател.

Уважаваха го и го почитаха не само в Шотландия. Той се ползуваше с голям авторитет и пред учените в Лондон. И когато през 1837 г. умря професорът по химия в Лондонския университет Едуард Търнър, академичният съвет избра единодушно за негов заместник Томас Грейъм.

За Англия центърът на науката се намираше в Лондон. Тук работеха най-големите учени в областта на всички науки. Разбира се, в Англия имаше и много други научни центрове, но голям брой изследователи се стремяха към Лондон. Тук имаше възможност за непосредствен контакт с различни специалисти, за обсъждане на всяка проблема с компетентни лица. Грейъм намери радушен прием всред лондонските си колеги. Още през същата 1837 г. той стана член на Лондонското кралско дружество. През време на редовните заседания на дружеството той имаше възможност да се среща и разговаря с много учени. Чрез доктор Уйлям Уеуъл той се свърза и с Майкъл Фарадей.

— Разбира се, господин Фарадей, всеки има някакви определени интереси — каза Грейъм.

— Така е. Често обаче те се менят, развиват се… — Фарадей замълча, а после продължи — Ето, все повече и повече се отдалечавам от химията и започвам да се интересувам от физика. Централният въпрос за мен сега е електричеството и свързаните с него явления.

— При мен е точно обратното. Аз започнах с почти чисто физични изследвания, а сега все повече навлизам в химията. Изучаването на фосфатите постави друга, не по-малко привлекателна проблема — проблемата за кристализационната вода. Кристалите на почти всички соли на фосфорните киселини съдържат известно количество вода. За различните соли количеството на кристализационната вода е различно. Аз имам вече известни резултати в тази област. Публикувах ги още докато бях в Глазгоу, в тези две статии — едната от 35, а другата от 36 година.

Фарадей хвърли бегъл поглед и каза:

— Да. Известни ми са. Възгледите ви относно кристализационната вода са оригинални и логични. Изглежда наистина водата има изключително свойство да се свързва с другите вещества.

— Убеден съм в това, господин Фарадей. Когато солите се разтварят във вода, „атомите“ им се хидратират. Както изглежда, водните „атоми“ се свързват толкова здраво, че остават задържани дори и в кристала. Анализите на десетки вещества потвърждават тези схващания.

— Сега ще продължите да работите в същата област, нали?

— Така мисля, но задълженията ми в университета ще попречат до известна степен на плановете ми. Необходимо е да се напише учебник по химия.

— Вие имате ораторски талант и това ще ви помогне извънредно много.

Работата над учебника го увлече и за известно време Грейъм прекрати опитните изследвания. Дружбата с Фарадей му повлия и той започна също да се интересува от проблемите на електричеството. В резултат на това се появи статията му „Теория на волтовия цикъл“, която докладва пред Британската асоциация през 1839 г.

Авторитетът на Грейъм растеше с всеки изминат ден. Огромните му познания, оригиналните изследвания, изключително дълбокият му ум го нареждаха на едно от първите места всред английските учени. Когато през 1842 г. се основа английското химическо дружество „Кемикъл сосайти“, Грейъм получи единодушното одобрение на всички и стана първият президент на това дружество, което и днес играе важна роля за развитието на науката. Висока оценка на творчеството му дойде и от Парижката академия на науките. След смъртта на Джон Далтон, през 1844 г., френските учени избраха на негово място Томас Грейъм — като един от единадесетте най-изтъкнати чуждестранни учени — почетни членове на Парижката академия.

Разнообразните задължения пречеха на научната работа на Грейъм. Той непрекъснато вземаше участие в работата на различни комисии. Така например през 1846 г. получи назначение за участие в комисията, която трябваше да проучи въпроса за вентилацията на новата сграда на Парламента. На следващата година друга комисия разучи подробно въпроса за подобряване на методите за отливане на оръжия — пушки, оръдия и пр. През 1851 г. заедно с професор Милър и професор Хофман изследваха чистотата и годността за пиене на водата, с която се снабдяваха някои от големите градове на Англия. През същата година Грейъм взе участие и в журито на голямата изложба на химикали и фармацевтични препарати в Лондон.

Въпреки тази разностранна дейност Грейъм никога не прекъсна научноизследователската си работа. Започнал с дифузията на газовете, той все още продължаваше да изучава явленията, свързани с движението на газовите частички. Интересуваха го причините, които предизвикват това движение, условията, от които то зависи… Метода за изследване на газовете Грейъм приложи и към течностите. Оказа се, че и течностите, когато са разделени с полупропусклива преграда, могат да минават през нея. По същия начин се проявяваха и разтворите, ако са разделени от разтворителя посредством порьозна преграда. Грейъм нарече това явление осмоза и го описа подробно в статията си от 1854 г. — „Върху осмотичните сили“.

Откриването на осмотичните явления беше обявено за най-значителното научно откритие на годината. Съгласно традицията на Кралското химическо дружество авторът на статията трябваше да изнесе лекция пред цялата научна общественост. В нея той трябваше подробно да разгледа същността на проучванията и постигнатите резултати. Лекцията се състоя в края на декември 1854 г. Това беше втората „Бейкерианска лекция“, която Грейъм имаше честта да изнесе пред учените в Лондон. Първата лекция той изнесе в края на 1850 г. във връзка с изследванията си върху дифузията на течности.

„Явлението е съвсем аналогично на газовата дифузия и все пак съществуват още много неясни неща. При газовете през порьозната преграда се наблюдава преминаване на газовите частици и в двете посоки. При течностите това преминаване изглежда е едностранно. Ето в какво се изразява същността на наблюдението ми: Затваря се широката част на една фуния с животинска ципа, с пергаментова хартия или с някаква друга полупропусклива преграда. След това фунията се напълва с разтвор от някакво вещество и се потопява във вода така, че опашката й да остане над водата. След известно време се забелязва как течността започва бавно да се изкачва в стъклената тръбичка. Това показва, че водата преминава през преградата и навлиза в разтвора. Какво преминава от разтвора към водата, все още не може да се установи. Продължителните изследвания показаха, че височината, до която се изкачва течността в тръбичката, е твърде различна, ако във фунията се постави 1%-ен разтвор от различни вещества. Така например 1%-ни разтвори на натриев хлорид, калциев хлорид, живачен хлорид, меден хлорид дават изкачване съответно на 2, 20, 121 и 351 милиметра. Изясняването на явлението се усложнява още повече и от факта, че то не се дължи на капилярни явления, както много изследователи са склонни да мислят. Един и същ разтвор дава винаги едно и също повишаване на нивото в тръбичката независимо от вида на полупропускливата мембрана и дебелината на тръбичката, в която се изкачва разтворът.“

Изучаването на осмотичните явления сложи началото на един от най-резултатните периоди в научната дейност на Грейъм. През следващата 1855 г. той прие предложението да премине на работа в лабораторията на държавния монетен двор. Грейъм прие, защото работата му като професор го отвличаше от преките му научни интереси, а и участието му като вещо лице в редица правителствени комисии отнемаше значителна част от времето му.

Работата в монетния двор беше по-спокойна и той можеше да посвети цялото си свободно време на научните си интереси. Грейъм прекарваше в лабораторията от ранна сутрин до късно през нощта. Лабораторията беше смисълът на живота му. Тук той намираше радостите, които стопляха душата му. Когато се върнеше в къщи и останеше сам между четирите стени на стаята, той мислено се пренасяше пак в лабораторията, при опитите си, при неизвестното, което трябваше да бъде разкрито. Осмотичните явления поставиха пред него почти непреодолими трудности. Не можеше да се намери никаква зависимост между височината на изкачилия се стълб течност и концентрацията на разтвореното вещество. Всички усилия оставаха напразни. Той извърши десетки, стотици, хиляди опити, но между цифрите не можеше да се открие никакъв порядък. Закономерностите при осмотичното налягане откри 20 години по-късно друг голям изследовател — Вилхелм Пфефер.

Изминаха 5 години от постъпването на Грейъм в монетния двор, а изход от задънената улица още не се намираше. Той следеше постиженията на учените не само от Англия, но и от целия свят. Много от тях също изучаваха разтворите. Майкъл Фарадей също направи интересни открития в тази област. Той получи много фини мътилки, като разпраши метали, и образувалият се прах остана разтворен във водата. Свойствата на тези разтвори приличаха твърде много на свойствата на разтворите на силициевата киселина. Разтворите на силициевата киселина Грейъм изучаваше съвместно с младия асистент в лабораторията — Уйлям Остин. Те бързо се сприятелиха и дружбата им трая до края на живота на Грейъм. Грейъм нямаше семейство и обикновено оставаше до късно в лабораторията. Остин също оставаше. През последните години те извършиха редица изследвания, въз основа на които Грейъм създаде едно съвсем ново схващане за веществата. При опитите си те наблюдаваха, че една част от веществата се разтварят така, че разтворите им показват извънредно голяма устойчивост. Когато такъв разтвор се подложи на изпаряване и след това се остави да се охлади, разтвореното вещество се отделя под формата на кристали. Изобщо, тези вещества можеха много лесно да кристализират. Една друга група вещества обаче образуваха нетрайни разтвори, които се пресичаха много лесно, и разтвореното вещество се получаваше под форма на пихтиеста утайка или фин прах. Въпреки многократните им усилия, те не можаха да получат кристали от тези вещества. Като прие, че свойството да кристализират се крие в самата същност на веществата, Грейъм ги раздели на две групи: първите, които образуваха лесно кристали, той наименува кристалоиди, а вторите, които не могат да образуват кристали — колоиди. Разтворите на колоидните вещества имаха и друго забележително свойство — когато се охлаждат, те постепенно увеличават гъстотата си и преминават в пихтиестообразна маса — гел. При нагряване гелът отново преминава в зол. При изучаване на дифузията на разтворите през полупропусклива преграда, Грейъм установи, че колоидните разтвори не могат да преминават през преградата, докато обикновените — преминават. Той веднага използува това свойство, за да получи съвършено чисти колоидни вещества. За тази цел той наливаше колоидния разтвор в широко блюдо, чието дъно е направено от полупропусклива преграда. Поставено във вана с чиста вода, блюдото плуваше по повърхността й като лодка, но през дъното му се извършваше сложен процес. Всички соли, разтворени в колоидния разтвор, преминаваха през преградата и излизаха в чистата вода, а в блюдото оставаха само колоидните частици. След като се смени няколко пъти водата, в блюдото остава съвършено чист колоиден разтвор, от който може да се получи и самото вещество. Така Грейъм успя да получи съвсем чист силициев двуокис, железен, алуминиев и хромен хидроокис, пруско синьо, калаена, титанова, волфрамова и молибденова киселина. Някои от тези вещества, като например силициевият двуокис, се срещат в природата и в кристално състояние. Тези фундаментални изследвания сложиха началото на съвсем нови схващания, които по-късно се доразвиха от други учени. Според тези схващания колоидното състояние е свойствено за всички вещества, стига само да се създадат подходящи условия за това.

Успоредно с изучаването на колоидните разтвори Грейъм отново се върна към газовете. Причина за това стана откритието на френския химик Анри Сент-Клер Девил. Грейъм препрочиташе статията със същия интерес, както и от самото начало.

— Остин, елате да прочетете! Едно забележително откритие! — Той подаде списанието на асистента си. — Отново за преминаването на газовете през полупропускливи прегради.

Остин хвърли поглед върху заглавието и възкликна:

— Но тук се говори за платина! Нима платината е порьозна?

— Откритието е уникално. Трябва веднага да проверим.

— Не бихме могли веднага. Не разполагаме с апаратурата на Девил.

— Ще постъпим по друг начин. Някога, преди около 40 години, аз започнах изучаването на газовата дифузия и за целта използувах една единствена стъклена тръба. Сега ще използуваме платинова тръба. Ще я затворим плътно от единия край и ще изпомпаме въздуха от вътрешността й. Като я оставим в атмосфера от водород, ако това, което пише Девил, е вярно, би трябвало след известно време да се събере водород във вътрешността й.

Остин приготви необходимите прибори веднага и те започнаха опита. Тънките платинови стени на тръбата се оказаха напълно непроницаеми за водорода при обикновена температура. Такива останаха и при 200°, 300°, 500°С. Когато обаче температурата на платиновата тръба се повиши толкова, че тя се зачерви и засвети като слабо разгорян въглен, изведнъж във вътрешността й се събра водород. Газът минаваше свободно през металната стена на тръбата и запълваше пространството във вътрешността й.

— Девил е съвършено прав. Трябва да проверим дали това свойство на платината се проявява само по отношение на водорода, или и други газове могат да преминават през нея — каза възбудено Грейъм.

— С какво да започнем? — запита Остин.

— Първо с чисти газове — азот, кислород и др. После ще проверим и с газови смеси.

Новооткритото свойство на платината така привлече вниманието им, че забравиха всичко останало. В кратко време те се убедиха, че преминаването през платината е характерно свойство само за водорода. Ако поставеха платиновата тръба, загрята до червена жар, в съд, пълен със светилен газ, в тръбата преминаваше само водород, а метанът и другите газове оставаха в съда. Докато за половин час в тръбата се събираха 100 кубически сантиметра водород, обемът на навлезлите азот, метан, кислород и въглероден окис възлизаше едва на една десета от кубическия сантиметър.

— Пълна аналогия с каучуковите мембрани — каза въодушевено Грейъм.

Остин го погледна въпросително.

— Някога, когато бях млад, Остин, наблюдавах подобно явление с каучукови мембрани. Ако се напълни един каучуков балон с въздух, след известно време той се свива, защото част от затворения в него газ излиза през тънките му стени. Интересното е, че анализът на останалия затворен газ показа почти чист азот. Каучуковата мембрана се оказа пропусклива само за кислорода.

— Тогава може да се предположи, че и други вещества ще проявяват това особено свойство.

— Може би. След няколко дни ще разполагаме с тръби, направени от желязо, сребро, злато, паладий и никел.

Нови, неочаквани резултати те получиха само с паладиевата тръба. Водородът преминаваше във вътрешността й дори и при обикновена температура. За да обясни преминаването на водата през полупропускливата преграда при осмотичните явления, Грейъм приемаше, че тя се свързва с веществото на мембраната и след това се освобождава от другата й страна. Аналогията на явленията го наведе на мисълта, че и водородът се свързва с платината и паладия и от другата страна на металната стена се освобождава.

— Бихме могли да се опитаме да получим съединението на паладия с водорода и да определим свойствата му — каза Грейъм замислено.

— Но при каква температура ще извършим получаването? Количеството на погълнатия водород зависи значително от температурата. Може би това съединение няма постоянен състав. Ще опитаме и при по-ниски, и при по-високи температури.

Опитите с паладиевата пластинка ги поставиха пред нови проблеми. Загрята и внесена в атмосфера от водород, пластинката поглъщаше 800 до 950 пъти по-голям обем водород, който можеше да се освободи, ако се загрее повторно във вакуум.

— Трябва да получим съединението и по други методи. Така е постъпвал още Пруст. Ако съставът на второто съединение е еднакъв с този на първото, можем да сме сигурни, че имаме работа със съединение, а не със смес. — Грейъм се замисли. — За целта ще подложим на електролиза подкиселена вода, а за катод ще използуваме паладиева пластинка. Освен това може да се опита и още един вариант. Остин, залейте малко цинков прах със сярна киселина и потопете в разтвора паладиевата пластинка. Претеглена ли е?

— Да. Нали я претеглихме след вчерашния опит!

И при новите опити пластинката поглъщаше 800 до 950 пъти по-голям обем водород. Тя запазваше напълно металните си свойства, но количеството на погълнатия водород се променяше. Все пак да се говори за определено съединение беше твърде смело.

— По-скоро тук се извършва поглъщане на газа от метала. Продуктът, който се образува, може да се нарече сплав, а не съединение — каза Грейъм.

— Но сплавите се получават при разтваряне на един метал в друг — каза Остин. — В случая имаме газ. Нима може да се говори за водорода като за метал?

— Защо не? Паладиевата пластинка, погълнала водород, има много добра електропроводност, запазва ковкостта си, хубавия си метален блясък. Ако водородът не притежава тези свойства, характерни за металите, свойствата на металната пластинка биха се променили рязко. Впрочем могат да се потърсят и нови доказателства. Ще изучим и магнитните свойства на пластинката.

Тънка паладиева пластинка, закрепена върху върха на игла, се отклоняваше под действието на земния магнетизъм на 10 градуса от магнитния екватор. След като Остин я подложи на действието на водород и тя погълна около 600 обема газ, отклонението й нарасна на 48 градуса.

— Не може да има съмнение! Водородът притежава и силно изразени магнитни свойства — каза Остин. — Изглежда, теорията ви е правилна. Водородът трябва да се разглежда като метал.

— Да. Бял, блестящ метал — каза Грейъм.

— И все пак никой не го е видял, защото водородът е газ — каза Остин и се засмя.

— Парадоксално, но за мен е факт. Свойството му да се поглъща от паладий, платина и други метали, което се нарича оклюзия, е достатъчно доказателство за металния характер на водорода.

Това бяха едни от последните опити на големия учен. На 13 септември 1869 г. смъртта сложи край на изследванията му, които той провеждаше в продължение на 40 години. Неуморната дейност, дълбокият проницателен ум и тънката наблюдателност свързаха името му завинаги със закона за газовата дифузия, осмотичните явления, колоидните разтвори и оклюзията на газовете.

Признателната научна общественост отдаде последна почит на големия изследовател, като постави паметник в родния му град Глазгоу. Големите бадемовидни очи на Томас Грейъм сякаш и днес гледат от бронзовия бюст на Джордж скуеър към неговия чуден свят, света на неизвестното, света на непрекъснатото търсене на закономерностите в природата, света, на който той посветя целия си живот.