Среди достижений прикладной неорганической химии необходимо назвать и изобретение фотографии. Безусловно, это открытие не оказало столь заметного, а самое главное, быстрого влияния на экономику и благосостояние общества, как например, изобретение бессемеровского или мартеновских процессов в металлургии.
Однако уже к началу XX в. фотография воспринималась как привычный и неотъемлемый атрибут современной цивилизации.
Химическая предыстория фотографии берет свое начало с древнейших времен. Люди давно заметили, что под действием солнечных лучей темнеет человеческая кожа, портится вкус вина и пива, искрятся драгоценные камни. Оптическая история фотографии насчитывает примерно тысячу лет. Арабский математик и ученый X в. Альгазен из Басры, писавший об основных принципах оптики и изучавший поведение света, заметил природный феномен перевернутого изображения. Он пользовался камерой-обскурой для наблюдений за затмениями солнца, зная, что вредно смотреть на солнце невооруженным глазом.
В первой четверти XVIII в. русский химик-любитель А.П. Бестужев-Рюмин (впоследствии политический деятель) и профессор Галльского университета И.Г. Шульце установили, что под влиянием света растворы солей железа (II) меняют цвет. В 1725 г., пытаясь приготовить светящееся вещество, Шульце случайно смешал мел с азотнокислым серебром. Он обратил внимание на то, что на солнце белая смесь потемнела, в то время как защищенный от света образец совершенно не изменился. Затем немецкий ученый провел несколько экспериментов с буквами и фигурами, которые вырезал из бумаги — получались фотографические отпечатки на посеребренном меле. Профессор опубликовал полученные данные в 1727 г., но у него не было и мысли постараться сделать найденные подобным образом изображения постоянными. Тем не менее, этот эксперимент инициировал целую серию наблюдений, открытий и изобретений в химии, которые спустя сто лет привели к созданию фотографии.
Один из создателей фотографии французский изобретатель Жозеф Нисефор Ньепс, до 1813 г. занимался усовершенствованием способа плоской печати — литографии[62], изобретенной А. Зенефельдером в 1796 г. Сам Ньепс не обладал талантом художника, поэтому и стремился заставить рисовать свет. В своих исследованиях, проводимых совместно с его братом Клодом, он опирался на открытие профессора Шульце, который установил факт почернения смеси мела и солей серебра под воздействием солнечного света.
Достичь цели удалось с помощью асфальтового лака (битума), растворенного в животном масле.
Этот раствор он наносил на пластину из стекла, меди или сплава олова со свинцом и экспонировал ее в камере-обскуре несколько часов. Когда полученное на покрытии изображение затвердевало и становилось видимым простым глазом, Ньепс в темной комнате обрабатывал пластину кислотой. Она растворяла покрытие изображения, защищенное от воздействия света во время экспозиции. Затем он четко гравировал линии, покрывал пластину чернилами и отпечатывал необходимое количество экземпляров, как это раньше делалось с любых травленых или гравированных пластин. В результате получалась гравюра, созданная не художником, а светом — гелиография (в переводе с греческого «нарисованная светом»). Первое стойкое изображение в камере-обскуре Ньепс получил в 1822 г. Это был утраченный впоследствии портрет римского папы Пия VII{579}. Сохранилась лишь гелиография 1826 г., когда Ньепс начал использовать вместо медных и цинковых пластин сплав олова со свинцом.
Так Ньепс впервые в истории сумел избавиться от услуг художника и зафиксировать точное изображение объекта, «нарисованное» светом. Для этого он первым применил один из материалов, чувствительных к свету — асфальтовый лак. Гелиогравюры французского изобретателя представляли собой лишь начальный этап в изобретении фотографии. Четкость изображения на гелиогравюрах была невелика. Ньепс предложил использовать диафрагму для исправления дефектов изображения, полученного при открытой линзе камеры-обскуры.
Жозеф Нисефор Ньепс (1765-1833)
В 1827 г. Ньепс встретился с Луи Дагером, богатым и процветающим владельцем Парижской диорамы, который предложил ему сотрудничество. Через два года 64-летний Ньепс, больной и нуждающийся в средствах на дальнейшие исследования, подписал десятилетний контракт с Дагером для совершенствования открытого Ньепсом метода «фиксирования изображений природы, не обращаясь к помощи художника». Ньепс отослал Дагеру детальное описание своего процесса гелиографии, а также продемонстрировал всю технику его выполнения. В дальнейшем Ньепс и Дагер больше никогда не встречались: каждый из них самостоятельно работал над изобретением.
После 1829 г. Ньепс и его сын Исидор, ставший партнером Дагера после смерти отца, не сумели развить свое изобретение, тогда как Дагер, проводивший свои опыты самостоятельно, достиг поразительных успехов. Идея Дагера заключалась в том, чтобы получать изображение на полированной поверхности серебряной пластины, обработанной в парах иода, что делало ее чувствительной к свету. Эту пластину, покрытую иодидом серебра, он помещал в камеру-обскуру и подвергал экспозиции. Для проявления изображения Дагер использовал различные вещества: хлорид ртути (II), оксид хлора (I) и сахар. Однако добиться приемлемого качества изображения долгое время не удавалось. В 1837 г. после 11 лет непрерывных экспериментов Дагер достиг первых значимых результатов: в качестве проявителя он стал использовать пары ртути. Проявленное в парах ртути изображение он фиксировал, промывая экспонированную пластину концентрированным раствором NaCl и горячей водой. После 1839 г. поваренную соль в процессе фиксации французский изобретатель заменил гипосульфитом натрия — фиксирующим веществом, открытым Джоном Гершелем. В результате смывались частицы иодида серебра, не подвергшиеся воздействию света. Время экспозиции пластины в камере-обскуре составляло от 15 до 30 минут (в то время как при гелиографии Ньепса требовалась экспозиция до 8 часов).
Луи Жак Манде Дагер (1787-1851)
В результате получалась единственная фотография — позитив, названная автором дагеротипом. Несколько таких пластинок сделать было невозможно. Изображение на пластине получалось зеркальным, рассматривать его можно было только при определенном освещении. Но Дагер сумел при получении изображений на дагеротипе, «нарисованных» светом, избавиться от услуг не только художника, но и гравера. Это и сделало его процесс доступным и практичным.
Л. Дагер решил заинтересовать ученых и сообщил о своем изобретении известному физику и астроному Д.Ф. Араго. 7 января 1839 г. Aparo доложил Парижской Академии наук о работах Дагера и предложил французскому правительству купить патент. Сообщение о дагеротипии вызвало сенсацию — многие научные журналы напечатали доклад Араго. Л. Дагер показывал дагеротипы с видами Парижа писателям, художникам и редакторам газет, которые сделали его изобретение популярным. Дагер стал кавалером ордена Почетного легиона, французское правительство ему назначило пожизненную пенсию.
Французский изобретатель сосредоточил свои усилия на пропаганде дагеротипного процесса: устраивал показательные сеансы для художников и ученых. В том же 1839 г. были опубликованы наставления Дагера о пользовании камерой, и через несколько дней все сделанные камеры и наставления были распроданы. Эти инструкции переиздавались во Франции 30 раз. В течение года они были переведены на многие языки и напечатаны в столицах Европы и США.
Вскоре процесс Дагера был усовершенствован: время экспозиции сократилось до нескольких минут, а применение призмы дало возможность сделать изображение на дагеротипе не зеркальным, а нормальным. Дагеротипы передавали мельчайшие детали снимаемых объектов. К 1841 г. была создана камера меньшего размера, а ее масса уменьшилась в 10 раз. Слава и признание Луи Дагера росли по мере того, как распространялся по миру его способ получения изображений.
Уильям Генри Фокс Тальбот (1800–1877)
Одновременно с Л. Дагером над усовершенствованием процесса фотографической фиксации изображения работал английский изобретатель У.Г. Тальбот. Британский исследователь пытался копировать виды природы с помощью камеры-обскуры. Не обладая навыками рисования, Тальбот стремился зафиксировать изображение, которое он видел в камере-обскуре. Он знал о том, что свет воздействует на свойства некоторых веществ, и экспериментировал с различными светочувствительными материалами. Для этого он погружал лист бумаги в слабый раствор поваренной соли, а затем обрабатывал его нитратом серебра. При этом бумага насыщалась хлоридом серебра и становилась светочувствительной{580}.
В 1835 г. У. Тальбот с помощью камеры делал снимки на бумаге, обработанной по его технологии, и получил первый в мире негатив. К нему он прикладывал другой такой же лист бумаги и засвечивал их. Таким образом английский изобретатель сделал позитивный отпечаток. Первые снимки Тальбота были темными, нечеткими и пятнистыми, а чувствительность его бумаги была очень низкой.
В январе 1839 г. У. Тальбот узнал о том, что в Парижской Академии наук Aparo сделал сообщение об изобретении Л. Дагера. Это побудило его обнародовать детали открытого им процесса. Вскоре Тальбот попросил М. Фарадея организовать его выступление на заседании Лондонского Королевского общества. Английский ученый боялся, что изобретение Дагера окажется таким же, как его собственное, и не хотел потерять свой приоритет. При этом Тальбот еще не осознавал, что Дагер разработал совершенно другой процесс.
Британский астроном Джон Гершель назвал изобретение его соотечественника фотографией и пустил в обращение слова «негатив» и «позитив». У. Тальбот разработал процесс фиксации на светочувствительном материале негативного изображения, с которого можно получить неограниченное число позитивных копий. Этот способ соединял в себе высокое качество и возможность копирования снимков — позитивы печатали на аналогичной бумаге. Тальбот назвал свою технологию «калотипией» (от греч. слов halos — красивый и typos — отпечаток), а неофициально ее окрестили «талботипией».
Обложка книги У. Тальбота «Карандаш природы» («The Pencil of Nature»)
В 1840 г. Тальбот усовершенствовал свой процесс. Это позволило ему делать фотографии за несколько минут. Проявлял он бумагу в кислоте, затем, по совету Дж. Гершеля, фиксировал изображение в растворе гипосульфита, промывал негатив в чистой воде, высушивал и натирал воском, делая его прозрачным. В 1841 г. он запатентовал этот процесс, а год спустя за эксперименты с калотипией получил медаль Румфорда Королевского общества.
Калотипия Тальбота и дагеротипия Дагера имели принципиальные различия. Во втором случае сразу получалось позитивное, зеркально отраженное изображение на серебряной пластине. Это упрощало процесс, но делало невозможным размножение копий. Метод британского ученого сначала формировал негатив, с которого можно было сделать любое количество позитивных отпечатков. Поэтому калотипия намного ближе к современной фотографии, несмотря на то, что качество дагерротипов было намного выше, чем калотипов.
В середине 40-х гг. XIX столетия У. Тальбот издал первый альбом «Карандаш природы» («The Pencil of Nature») с фотографическими художественными иллюстрациями — видами природы и архитектуры. В 1851 г. британский ученый разработал метод мгновенной фотографии. Для получения полутонов он использовал при печати стальные пластины и марлевые экраны. Такой прием явился предшественником разработанных в 1880-х гг. качественных полутоновых фотопластин.