Книга для чтения по химии

PDF

      ПРЕДИСЛОВИЕ К 1-му ИЗДАНИЮ
      «Книга для чтения по химии» предназначается главным образом для учащихся средней школы.
      Потребность в такого рода издании назрела давно. Учителя химии и в частных беседах, и в письмах, и на методических конференциях неоднократно высказывали пожелания о том, чтобы учащимся был дан доступный дополнительный материал по химии для самостоятельного чтения. Изданная в 1929 г. «Химическая хрестоматия» под редакцией проф. В. Н. Верховского в настоящее время является библиографической редкостью и, кроме того, обнимает очень небольшой круг вопросов. Наша научно-популярная литература по химии чрезвычайно бедна и по тематике, и по количеству названий, и к тому же она выпускается столь ничтожным тиражом, что немедленно исчезает с книжного рынка, далеко не удовлетворив всей потребности школы, не говоря уже о запросах отдельных учащихся.
      Характер статей в предлагаемой нами хрестоматии довольно разнообразен. Причины этого лежат отчасти в том, что задача подобрать по всему курсу химии отрывки статей, принадлежащих разным авторам, с различной специальностью, характером изложения, подхода к читателю и т. п., статей, которые были бы одинаковы по своей доступности, — эта задача при современном состоянии научно-популярной литературы по химии оказывается совершенно невыполнимой.
      Можно было бы встать на другой путь: написать по всем разделам специальные статьи, как это и сделал проф. В. Н. Верховский со своими сотрудниками при составлении упомянутой выше хрестоматии. В этом случае задача разрешалась бы проще: как характер самого изложения, так и доступность материала для читателей можно бы сделать более или менее одинаковыми. Мы не отрицаем полной законности и этого пути, но в то же время сознательно не встали на него: мы стремились дать как можно больше доступных для понимания учащихся отрывков из классических работ по химии или научно-популярной литературы, написанной нередко крупнейшими специалистами или талантливыми популяризаторами. Мы убеждены, что чтение таких статей имеет огромное общеобразовательное и воспитательное значение. С этой точки зрения, наиболее ценными мы считаем те статьи, где авторы сами часто впервые излагают открытые ими закономерности или изобретения (Ломоносов, Лавуазье, Менделеев, Дьюар, Кюри, Содди и др.). В этих случаях учащиеся знакомятся с путями научного творчества и невольно начинают с. большим вниманием относиться к научным достижениям. Самые имена великих химиков врезываются в память учащихся и ассоциируются с их великими открытиями. Только в редких случаях, чаще всего в силу необходимости, мы прибегали к пополнению хрестоматии своими статьями или специально составленными для этой цели небольшими очерками.
      Хрестоматия рассчитана главным образом на учащихся, заинтересовавшихся химией: их запросы и стремления она и должна удовлетворить в первую очередь. Поэтому в ней помещены статьи, дополняющие и расширяющие материал, данный в учебнике, в трактовке, доступной пониманию учащихся средней школы. Некоторые из подобного рода статей, возможно, потребуют и помощи учителя. Наряду с этими статьями мы не избегали и таких, которые в живой и доступной форме просто разъясняли бы материал учебника.
      Хрестоматийный материал в основном расположен в порядке тем современной программы по химии, но степень доступности и трудности отдельных статей не всегда соответствует развитию учащихся того класса, где эта тема изучается. Составители имели в виду, что и учащиеся старших классов должны чаще заниматься более углублённым повторением изученных вопросов, рассматривая их с новых точек зрения, полученных в результате последующего усвоения химических закономерностей.
      В очень редких случаях нам пришлось давать отрывки совсем без изменения. В подавляющем большинстве случаев в статьях приходилось делать купюры, когда материал выходил за пределы доступности, являлся устаревшим или не представлял существенного интереса. Мало распространённые в литературе научные термины мы нередко заменяли на общепринятые. Везде, где встречалась старая русская система мер или меры иностранные, но мало принятые в науке (например, английские), мы переводили их в метрические. Устаревшая терминология, вроде «углекислота», вместо «углекислый газ» или «перекись марганца», вместо «двуокись марганца», также везде нами изменена. Но номенклатуру солей в подавляющем большинстве случаев мы преднамеренно оставили такую же, как и в подлинниках, а не привели её в соответствие с принятой в учебнике, считая, что учащиеся при современном положении должны неизбежно овладеть всеми видами принятой в настоящее время номенклатуры, пока не будет установлена унифицированная номенклатура. Отсутствие навыков в пользовании различной номенклатурой поведёт к тому, что учащиеся не в состоянии будут читать научно-популярные книги с номенклатурой, отличной от учебника.
      Первая часть Книги для чтения по химии обнимает содержание программ об основных химических понятиях и неметаллах и заканчивается вопросами классификации элементов и строения атома. Во второй части имеется в виду дать материал по металлам и органической химии со включением вопросов о растворах и теории электролитической диссоциации.
      На данную книгу нельзя смотреть, как на учебник, и предъявлять к ней такие же требования, как к учебнику, например, в отношении охвата всех вопросов существующей программы или строгой связи между отдельными частями. В хрестоматии даются по наиболее важным вопросам лишь отдельные фрагменты, которые и используются учеником и учителем по мере надобности.
      Опыт составления книги для чтения по химии, в задуманном нами плане, явился совершенно новым. Поэтому трудно было, как и во всяком новом деле, избежать различного рода недостатков при её составлении. Мы обращаемся с убедительной просьбой ко всем методистам и учителям-практикам сообщать о всех замеченных недостатках хрестоматии и особенно поделиться опытом по её применению в непосредственной школьной работе. Все критические замечания и пожелания будут приняты с благодарностью и учтены при дальнейшей работе над хрестоматией. Составители
      Москва, 20 января 1947 г.
     
      ПРЕДИСЛОВИЕ КО 2-му ИЗДАНИЮ
      Первое издание книги было очень тепло встречено читателями и разошлось в весьма короткий срок. Судя по многочисленным письмам учителей, эта книга помогла им лучше поставить учебную и внеклассную работу в школе, возбудить и развить у многих учащихся устойчивый интерес к химии как науке.
      Второе издание печатается с некоторыми изменениями и дополнениями.
      В связи со смертью проф. Л. М. Сморгонского, последовавшей 14 сентября 1952 г., подготовка второго издания хрестоматии выполнена К. Я. Парменовым. При отборе статен для этого издания составитель руководствовался теми же принципами, которые были положены в основу работы над I-м изданием (см. предисловие). Часть статей заменена по рекомендации читателей, но включение большинства новых статей обусловливается теми задачами, которые встали перед школой в итоге решений XIX съезда КПСС.
      К. Парменов
     
     
      Академик Н. Д. Зелинский
      ОВЛАДЕВАЙТЕ ЗНАНИЯМИ
      Обращение к молодёжи
     
      Молодой человек моей Родины!
      Ты родился, вырос и живёшь в счастливое время — время великих дерзаний и свершений, время Ленина-Сталина, время, когда очертания коммунизма зримо встают перед нами. Ты живёшь в свободном мире, и перед тобой широко раскинулись светлые дороги твоей большой судьбы.
      Но большое время налагает и большую ответственность. Будь же достоин своего великого времени!
      Я прошёл длинный жизненный путь. Оглядываясь назад, я с внутренним удовлетворением могу отметить, что жизнь моя прожита не бесполезно. В ней было то главное, что придаёт человеческой жизни смысл и содержание: я жил, трудился и творил для Родины, для моего народа. И хоть небольшой, но есть и мой вклад в ту неоценимую сокровищницу материальных ценностей и знаний, которой владеет народ и которую он передаёт будущим поколениям.
      В течение долгих десятилетий напряжённого изучения законов природы, десятилетий упорного труда, из книг, из встреч и бесед с другими людьми я по крупице скопил свой жизненный опыт.
      И сейчас мне хочется передать тебе — человеку, которому принадлежит будущее, — основное, что, мне кажется, определяет победы в жизни, в науке.
      Я знаю, что никакие советы не могут заменить личного опыта, но, может быть, они помогут тебе с меньшей затратой сил добиться успеха, предостерегут от неправильных поступков, от ошибок.
      Первое — это настойчиво овладевай всей широтой имеющихся в распоряжении человечества знаний. В решениях XIX съезда нашей партии о политехнизации обучения я с гордостью нахожу выраженную в гениальной форме партийного закона эту мысль.
      В нашей стране наука и техника развиваются стремительно, как никогда раньше в истории человечества. Каждый день увеличивает наше могущество над природой, с каждым днём всё новые и новые стихии становятся покорными слугами человека. Управлять этими силами, быть полноценными членами грядущего коммунистического общества смогут только широко образованные люди.
      Не замыкайся в узких рамках одной выбранной специальности. Врачу и агроному сегодняшнего дня зачастую не только полезно, но и необходимо, наряду с глубоким знанием своей специальности, иметь минимум знаний и по электротехнике, и по астрономии. Математику и физику очень может помочь в работе знание ботаники и геологических наук. Я уже не говорю о знании общественных наук, которое необходимо для всех без исключения, без которого нельзя представить себе человека нашего времени.
      В годы моей юности единственной машиной, с которой имели дело широкие массы людей, были часы. Даже труд на заводе был в основном ручным. А сегодня в твой повседневный быт вошли тысячи машин — трамваи, автомобили, электричество, газ, телефон, радио, телевидение. Число машин, с которыми приходится иметь дело каждому человеку, всё растёт, а сами машины всё усложняются. Скоро в обиход властно войдёт атомная энергия. Бесчисленная армия машин — верных слуг — будет подчиняться только людям широко образованным, много знающим. Тем более много надо знать, чтобы творить новые машины, открывать новое в науке. Л это новое очень часто открывается сейчас на стыке, казалось бы. далёких друг от друга наук.
      Овладевай всей широтой человеческих знаний, не замыкаясь в одной узкой специальности, — вот первое, что хочу я тебе посоветовать.
      Никогда не считай, что ты знаешь всё, что тебе уже больше нечему учиться. Я учился всю жизнь, продолжаю учиться сейчас, буду учиться, пока будет хватать на это моих сил. Помню, с какой страстью я, уже убелённый сединой сарик, изучал в 1938 году только что вышедший «Краткий курс истории ВКП(б)» и как помогли знания, почерпнутые из этой книги, всей моей дальнейшей работе.
      Учиться упорно, учиться всегда — вот второе, что я хочу тебе посоветовать.
      Умей работать в коллективе. В сегодняшней науке только коллектив может работать по-настояшему плодотворно. Какими бы исключительными способностями ты ни обладал, в одиночку ты не сделаешь в науке больших открытий. Наоборот, коллектив будет всегда как бы резонатором, усилителем твоих идей, так же как и ты -- часть этого коллектива — будешь усилителем, резонатором идей, высказанных другими.
      Уметь работать в коллективе — это в первую очередь уметь правильно воспринимать критику и не стесняться критиковать ошибки другого, какое бы высокое положение в науке ни занимал критикуемый тобой человек. Недостатки всегда виднее со стороны. Критика предохранит от самоуспокоения, от самонадеянности, от нескромности, она поможет избежать ошибок.
      Уметь работать в коллективе — значит быть принципиальным, уметь всегда предпочесть большие интересы коллектива своим личным, какими бы важными ни казались для тебя эти личные интересы. Без умения работать в большом коллективе не может быть учёного.
      Общественный строй нашей жизни открывает широчайшие возможности для развития всех твоих способностей. Используй эти возможности. В учёбе, в труде, в науке, в беззаветном служении народу ты найдёшь своё счастье.


      ГЛАВА I. У ИСТОКОВ ХИМИИ

      К. Я. Парменов
      ХИМИЯ У КУЛЬТУРНЫХ НАРОДОВ ДРЕВНОСТИ
     
      В какой части земного шара следует искать зарождение первых проблесков химических знаний?
      Ответит ли на этот вопрос когда-либо наука утвердительно? Надеяться очень трудно. Причина здесь лежит прежде всего в том, что от времён, когда только что зарождались первые химические знания, не осталось никаких памятников. Вероятно, первые сведения из химии передавались из поколения в поколение устно, да ешё нередко и по секрету.
      Первые достоверные сведения о зачатках химии у древних культурных народов учёные стали получать тогда, когда они приступили к изучению немых свидетелей истории этих народов. Немного осталось таких свидетелей, да и не легко было заставить их заговорить. Благодаря, однако, трудам учёных кое-что порассказали нам развалины зданий, случайные предметы домашнего обихода, отрывки письменных заметок, изображения военных походов, религиозных церемоний, картин войны, труда и быта и т. д.
      Таких народов, которые оставили после себя памятники культуры глубокой древности, немного. В первую очередь сюда относятся параты Древнего Востока и народы, населявшие берега Средиземного моря: египтяне, финикийцы, евреи, персы, вавилоняне, а затем арабы, греки и римляне. На далёком востоке развивались химические знания у японцев и китайцев, оказавших заметное влияние на культурную жизнь народов Древнего Востока и юга Европы.
      Нанбатее выдающимися химиками древнего мира являлись, повидимому, отдельные представители египетского народа, по преимуществу из класса жрецов. Они первые привели в некоторую систему случайные наблюдения химических явлений и первые приложили их к своей практической жизни.
      Химия у египтян получила высокое по тому времени развитие. Даже самое слово «химия» (chemia), по мнению учёных, появилось в Египте. Древнегреческий писатель Плутарх говорит, что жители Египта, населяющие «чёрную землю» (чернозём), получили прозвище «хемы»
      (chemi). Ес.ть, правда, и другое объяснение происхождения этого слова; так. например, алхимический писатель IV в. Зосима производит слово химия от Хемеса. Так звали, по мнению Зоснмы, легендарного автора первой книги по химии - ангела, изгнанного с неба. Некоторые исследователи считают, что слово химия произошло от греческого слова схима»: так называлось металлическое литьё.
      Какие же химические знания имелись у египтян?
      Первое, что свидетель ствует о том, как высоко была развита там химия, — это искусство египтян бальзамировать трупы, составляющее загадку, не раскрытую полностью учёными и до настоящего времени. Несмотря на то, что современные учёные владеют сотнями тысяч естественных и искусственных веществ, они не могут сделать мумию точно так, как это делали во времена фараонов.
      Вторая область, где египтяне достигли большого совершенства — это краски. Да ешё какие краски! Тысячи лет прошли с тех пор, как были окрашены в Египте предметы (свыше четырёх тысяч лет!), а краски и до настоящего времени сохранили свою яркость и прочность. Вот, например, чудеснейшая голубая краска. Приготовляли её в граните, сплавляя стекло с солями меди и выливая горячий сплав в холодную воду. Получался тончайший порошок очень прочной и красивой краски. Большинство красок, которые употребляли египтяне, были минеральные, но знали они и естественные органические краски. Среди них многие получили большую славу в древнем культурном мире: пурпур, индиго ализарин.
      Развита была у египтян и парфюмерия и умение изготовлять косметические вещества. Египтяне, например, умели приготовлять чёрную краску для бровей, различные благовонные мази и масла, душистые воды и т. п.
      Рис. 3. Древнеегипетские стеклодувы.
      На древних памятниках города Фивы, насчитывающих возраст до 4500 лет, имеются изображения горшечников и стеклодувов (рис. 3 и 4), а при раскопках найдены разноцветные стеклянные вазы, относящиеся к 1700 г. до нашей эры. Умели египтяне наносить и глазурь на гончарные изделия. За 1600 лет до н. э. египтяне знали производство папирусов — больших листов для письма. Папирусы египтяне вывозили даже в другие страны.
      Рис. 4. Древнеегипетские горшечники.
      Известный исследователь Египта Георг Эбере (тот самый, который написал прекрасную повесть «Дочь египетского царя») нашел папирус 20 метров длиной, относящийся к 1552 г. до н. э. В производстве этих папирусов кроется какая-то загадка, которую не могут разгадать современные учёные. Как склеивались отдельные листы папируса? Что это был за клей, который не дал рассыпаться листам даже по прошествии нескольких тысячелетий?
      Египтяне умели выделывать и кожи. А для выделки их нужны дубильные вещества. Если судить по изображениям на памятниках, это была кора различных деревьев.
      Из винограда и ячменя в Египте умели приготовлять вина и напиток, напоминающий пиво, а также уксус.
      Рис. 5. Обработка золотоносной руды в древнем Египте.
      Металлургия не была сильно развита в Египте. Своих руд египтяне имели мало и большинство их должны были привозить из других стран (Индии, Персии). Но египтяне знали большое к тому времени количество металлов: золото, серебро, медь,
      Рис. 6. Отливка бронзовых дверей для храма в Карнаке.
      сурьму, свинец и, позднее, железо. Известны им были и сплавы различных металлов.
      Кроме металлов, египтянам были известны сера, сода, поташ, наждак, известь гашёная и негашёная, алебастр, многие полудрагоценные естественные и искусственные камни, киноварь, мыло, нефть, асфальт и другие вещества.
      Конечно, у египтян ещё не было настоящей науки, но нужно сказать, что они имели в отдельных случаях более правильные взгляды на химическую природу веществ, чем даже жившие тысячи лет после них алхимики.
      Вся египетская наука, в том числе и зарождающаяся химия, считалась священной. Она была доступна только избранным: занимались ею только жрецы. Наука составляла тайну господствующего класса и охранялась, как выгодный и ценный клад. При раскопках в Египте обнаружено несколько химических лабораторий, соединявшихся непосредственно с храмами. Но всё же некоторым любознательным иностранцам удалось войти в доверие египтян и выведать от них часть тайн египетской науки. Это были греческие мудрецы — Солон, Пифагор, Демокрит, Геродот и Платон. Через них-то Греция и заимствовала от египтян химические знания.
      Из Египта распространились знания по другим странам Древнего Востока. Египет был как бы фокусом, в котором собиралась и откуда распространялась культура древнего мира.
      Вместе с египтянами наиболее выдающимся народом Древнего Востока нужно считать вавилонян. Они не хуже египтян знали металлы, способы их получения и обработки. Если судить по широко развитому строительному искусству у вавилонян (дворцы, храмы), то они прекрасно знали способы производства строительных материалов, особенно кирпича. Знали они и стекло, терракоту1, умели производить изделия с инкрустацией по серебру и бронзе.
      1 Так впоследствии стали называть в Италии обожжённую землю. Художественные изделия из обожжённой неглазурированной глины (статуэтки, вазы и т. п.) получили в древнем мире большое распространение. Особенно такими изделиями в V в. до и. э. славился г. Такабра в Средней Греции (в Беотии).
      Из пальмовых плодов вавилоняне умели приготовлять спиртные напитки. Знали они и химические способы обеззараживания воды, не имея, конечно, никаких представлений о бактериях, как возбудителях болезней.
      Евреи заимствовали ’ химические знания из Египта и Вавилона. Они знали золото, серебро, олово, медь, свинец и железо, умели окрашивать ткани в голубой, пурпуровый и другие цвета.
      Финикияне — эти древние мореплаватели — заимствовали химические познания от тех народов, с которыми поддерживали торговлю. Они же и распространяли эти знания по странам Востока и по берегам Средиземного моря.
      Существует легенда, что финикияне изобрели стекло. У римского историка Плиния имеется рассказ о том, как финикийские моряки, вёзшие на своём корабле соду, высадились на берегу одной реки в Палестине. При постройке очага для варки пищи им понадобились камни, но они не могли их найти. Тогда моряки употребили для постройки очага куски соды. Костёр разгорелся и достиг большой силы. Вдруг моряки увидели, что сода расплавилась и вместе с песком образовала прозрачную тягучую массу. Эта масса застыла, и моряки увидели твёрдые прозрачные куски. Так и был открыт способ изготовления стекла. Жители той местности, где останавливались финикияне, усовершенствовали способ получения стекла.
      Так рассказывает легенда. Но вряд ли она правдоподобна: чтобы получить стекло, нужна очень высокая температура. От обычного костра такой температуры получить нельзя. Более вероятно, что финикияне сами заимствовали способ изготовления стёкол у египтян, которые ещё за 4500 лет до н. э. знали стекло.
      Со всех стран финикияне собирали лучшие краски. Искусство окрашивать ткани из животных и растительных волокон у них стояло очень высоко. Особенно славилась финикийская окраска пурпуром.
      Персы, как рассказывает греческий историк Геродот, умели добывать золото, серебро, железо (рис. 7), выделывать шкуры зверей. Искусство окрашивания тканей они переняли у индусов.
      Индусы владели значительными химическими знаниями. Знаменитая краска индиговая синь служила им и для живописи, и для окрашивания тканей. Они даже печатали рисунки на тканях. А в Европе этот способ был применён только в XV в.
      Химические познания индусов и сейчас вызывают изумление. Особенно высоко стояла металлургическая промышленность. Подтверждением этого является «чудо» металлургического искусства древних — знаменитая Кутубская колонна близ города Дели. Колонна эта высотой в 7 м и весит свыше 6 т. Точные анализы показали, что она состоит из химически чистого железа.
      А такое железо, как известно, совершенно не ржавеет. Исследователи колонны не обнаружили на ней и следа влияния атмосферы. На колонне имеется надпись; по этой надписи можно установить, что она поставлена в IX в. до н. э. С тех пор прошло почти 2800 лет. И за всё это время не образовалось ни малейшего пятнышка ржавчины, а условия для ржавления в сыром и тёплом климате Индии очень благоприятны: ружья и револьверы, сделанные из обыкновенной стали, служат там очень недолго. В современной технике получаются только небольшие количества химически чистого железа. Как изготовили индусы столько чистейшего железа для колонны? На колонне нет ни одного шва.
      Как же они ковали такую громадину? Даже в настоящее время такую массу железа можно отковать только на крупнейших заводах гигантскими паровыми молотами. Всё это остаётся совершенной загадкой для нас.
      Индусы знали и сталь: в Индии при раскопках встречается много орудий из стали, изготовленных ещё 3 тысяч лет тому назад.
      Одним из самых древних металлургических центров являлось государство Урарту, расположенное на территории Армянского нагорья. Территория Урарту, богатая полезными ископаемыми, вполне обеспечивала собственным сырьём возникающую металлургическую промышленность. Памятники материальной культуры урартов, найденные при раскопках в Армении, свидетельствуют о большой самобытности этой культуры. Железо на территории Урарту вошло в широкое употребление раньше, чем в других районах Передней Азии. Урартская металлургия оказала значительх ное влияние на культуру Ассирии, но особенно сильно влияние урартов было на развитие культуры соседних народов Закавказья и Предкавказья. Произведённые в последние годы советскими археологами раскопки в Закавказье (у г. Еревана), при постройке ЗАГЭС, в Абхазии и других местностях показали, что Кавказ был ведущим звеном, соединяющим Европу и Переднюю Азию. Выдающимся событием явились раскопки майкопского кургана в Предкавказье, которые в совершенно ином свете представили культуру населявших эти территории народов. В майкопском захоронении, которое археологи относят к концу III и началу II в. до н. э., найдено большое количество вещей из чистой меди и других металлов, свидетельствующее о том, что эти изделия были изготовлены на месте, а не привезены из других стран.
      Пароды, населяющие пространства современной Сибири и Урала, также хорошо знали металлы — медь, олово, железо, бронзу и др., и, повидимому, открыли их независимо от народов других территорий. Особенный интерес представляют так называемые «чудские копи» — древние выработки, приписываемые чудским племенам, жившим на Алтае, по бергам верхнего течения р. Енисея (около Минусинска) и на Урале.
      В конце III и начале IV тысячелетия до н. э. на территории Москвы и Подмосковья появились племена скотоводов, которые для производства орудий и оружия всё ещё употребляли камень, но уже знали и металл, что ясно подтвердили находки в раскопках городищ Фатьяновской культуры.
      Позднее, с VII в. I тысячелетия до н. э. на грани эпохи бронзы и раннего железа в бассейне Верхней Волги и Оки жили племена, в глубокой древности вошедшие в состав восточных славян. Как показали раскопки Дьяковского и других древних городищ, здесь уже в больших масштабах велась обработка металлов — железа и бронзы. Железо добывалось из местных болотных руд. Среди изделий найдены железные серпы, топоры, рыболовные крючки, стрелы, бронзовые украшения, глиняные тигли, каменные литейные формы и др. Теперь несколько слов о народах Дальнего Востока. Этим народам также не чужда была химия. Самым значительным ранним открытием в Китае необходимо считать изобретение фарфора. Народы Ближнего Востока совершенно не были знакомы со способами его изготовления, а в Европе фарфор был изобретён только в XVII в. Многие изобретения китайского народа имели практическое значение. Они ещё до пашей эры умели Езрывать скалы порохом. Краски они употребляли в большом количестве. Особой славой у них пользовалась киноварь, не только как краска, но и как лекарственное средство. За нею они даже проникали в Среднюю Азию. Теперь там найдено множество древних рудников, поражающих своими размерами.
      Позднее, в начале II в. н. э., в Китае была изобретена бумага. Её изобретателем обычно считают крупного китайского чиновника, смотрителя императорского двора Чай Луня. Китайцы очень высоко ценили изобретение Чай Луня и самого изобретателя, в честь которого выстроили храмы, сохранившиеся и до настоящего времени.
      В VI в. производство бумаги перешло в Корею, а из неё в Японию. Несколько позднее, в VIII в., бумага из Китая проникла в Среднюю Азию, затем к арабам, от них к маврам в Испанию и Италию и только в XII—XIII вв. получила распространение в остальных странах Европы. Следовательно, понадобилась целая тысяча лет, чтобы величайшей ценности китайское изобретение получило признание и широкое распространение.
      Ётё до нашей эры китайцами были разработаны способы получения сахара из растений. Широкое распространение получили уних и естественные (растительные) красители.
      У греков, по сравнению с народам» Древнего Востока, в химии наблюдается некоторая отсталость. Вся их химия — отблеск тех знаний, которые заимствовались с Востока. Из знаменитых поэм Гомера «Одиссея» и «Илиада» мы узнаём, что греки в эти времена не знали даже железа. В этих поэмах есть упоминание только о благородных металлах: с ними работал кузнец Гефест, из них изготовлена не только мелкая посуда, но и такие предметы домашнего обихода, как ванны (у царя Менелая, например, была ванна... из серебра!). Железо греки узнали приблизительно за 1000 лег до н. э. Краску — сурик греки приготовляли искусственно из свинца. У Геродота имеется очень любопытный рассказ о том, кто был одним из первых фальшивомонетчиков. Оказывается, что Поликрат Самосский1 приказал отчеканить монеты из свинца, а потом позолотить их!
      Выше, чем у других народов древности, стояло у греков производство красок. В поэмах Гомера даны блестящие описания разноцветных женских одежд. Красить греки умели не только шерстяные, но и льняные ткани, что значительно труднее.
      Римляне немного создали оригинального в области химии. Но зато они замечательно умели использовать все химические открытия, сделанные народами обширнейшей Римской империи. Одним из выдающихся римских натуралистов был Диоскорид. Нго влияние на учёных последующих поколений сохранялось тысячелетия. Диоскорид дал небольшую химическую энциклопедию, в которой описал процесс перегонки, приготовления белил, известковой воды, медного купороса и других веществ. Другой историк Кай Плиний Старший, погибший в 79 г. при извержении Везувия, написал за меча.тельпую «Естественную историю» в 37 томах. В ней он описывает амальгамирование и процесс золочения при помощи амальгамы золота, сплавы, называет точки плавления различных металлов, говорит о применении ряда химических веществ, в медицине. Судя по этой энциклопедии римской культуры, римляне знали, как белить с помощью горящей серы шерсть, получать уксус, белила, красящие лаки, скипидар из смолы хвойных деревьев, ртуть из киновари и т. п.
      В 341 г. н. э. невежественные монахи по наущению епископа Феофила сожгли мировую сокровищницу — знаменитую Александрийскую библиотеку. В огне погибло громадное количество рукописей. Вероятно, среди этих рукописей было не мало и химических сочинений. Вот почему мы так сравнительно мало знаем о состоянии химии у древних культурных пародов. Гонения на языческую культуру всё больше начинают усиливаться, а в 529 г. император Юстиниан запретил заниматься естественными пауками.
      Кончился древний период химии, период очень интересный по своим открытиям и накоплению знаний, и наступил новый период, так называемый период алхимии.
     
     
      Н. А. Морозов
      ПЕРВЫЕ ШАГИ ХИМИИ
     
      1 Морозов Николай Александрович (1854—1946) -- народоволец, крупный учёный; юношей принимал деятельное участие в революционном движении; неоднократно арестовывался царским правительством. Осуждённый в 1882 г. к бессрочным каторжным работам, он в течение 21 года был заточён в Шлиссельбургской крепости, откуда был освобождён после революции 1905 года. Находясь в тюрьме, Морозов написал ряд крупных теоретических работ по химии, истории химии, физике, математике и астрономии. После Великой Октябрьской социалистической революции Морозов был избран почётным членом Академии наук СССР (Состав.)
     
      Наука, историю и чудеса которой я буду вам рассказывать, в одно и то же время и очень древняя, и очень новая. Её начало, как и начало астрономии и физики, теряется в глубине прошедших веков. Фантазия алхимиков эпохи Возрождения относила начало химии и неразрывно связанных с нею тогда магии и алхимии ешё ко временам мифической Атлантиды, т. е. континента, будто бы существовавшего среди Атлантического океана на заре возникновения человечества и погрузившегося затем на дно вместе со всеми своими обитателями.
      В таинственных храмах этой погибнувшей страны и начали, по их мнению, впервые отыскивать средства для превращения металлов в золото и серебро. Некоторые из наивных христианских учёных того периода даже прямо говорили, что приготовлением искусственного золота заинтересовался ешё первый человех библейской мифологии Адам, муж Евы. Другие, менее благочестивые, приписывали изобретение химии древнему египтянину Гермесу Трижды Величайшему — автору 42 легендарных научных трактатов (рис. 12 и 13).
      Ешё в глубокой древности замечательные изменения в цвете, блеске и других физических свойствах, претерпеваемые металлами при их сплавлении друг с другом, должны были навести и действительно наводили древних халдеев, египтян, индусов, китайцев и греков на мысль о возможности получения самых редких и дорогих из них путём сплавления, в должных пропорциях, обыкновенных и дешёвых металлов. Так, например, сплав меди и олова, дающий золотистую бронзу, неизбежно должен был ввести того, кто первый его открыл, в роковое заблуждение. Ведь в руках древних не было ни точных весов для определения удельного веса, ни современных средств аналитической химии, дающих нам возможность легко и быстро отличить всякий золотообраэный сплав от настоящего золота. Всё, что блестело, как золото, и обладало металлическими свойствами, было для них тождественно с этим драгоценным веществом, как и для большинства людей, незнакомых с химией и физикой. Чтобы не ходить далеко за примером, упомяну лишь об одном. Ко мне самому, во время заключения в Шлиссельбургской крепости, не раз приходили сторожившие меня жандармские офицеры с кусками гнейса, покрытыми золотистыми кристаллами железного колчедана, для того, чтобы я определил, не золото ли этот минерал, находимый ими то здесь, то там, в окрестностях Ладожского озера.
      Можете же себе представить чувство того алхимика, кто первый, случайно сплавив в горне около четырёх частей меди с одной частью олова, вдруг получил, вместо красной меди и белого олова, желтоватое металлическое вещество, которое никто в то время не имел возможности отличить от золота! С каким восторгом он должен был прийти к убеждению, что открыл способ искусственного приготовления этого редкого металла! Даже и не роясь в исторических документах, а лишь на основании одних простых соображений о несложной психологии древнего человека, мы можем восстановить перед собою все его последующие поступки и ощущения с такой же точностью, как если бы мы всё это незаметно наблюдали собственными глазами. Мы можем, например, с уверенностью сказать, что в первый момент, когда он вынул из горна полученную им бронзу и с волнением торопливо рассматривал её, у него не оставалось ни тени сомнения, что перед ним, наконец, то, чего он. вероятно, уже не раз искал в своей уединённой мастерской. Мы можем себе представить, с какой тревогой, смешанной с восторгом, он зарыл где-нибудь полученное им сокровище, как это делали все в его время; с какой торопливостью он старался приобрести все имеющиеся в окрестностях медные и оловянные вещи для того, чтобы сплавлять их вместе и точно так же зарывать свои сплавы в землю.
      А затем мы можем представить себе и его огорчение, когда, проверяя через несколько педель после первых дождливых дней свои сокровища, он вдруг увидел, что они покрылись тем самым зеленоватым налётом, каким при подобных условиях покрывается и обыкновенная медь!
      Но если вы подумаете, что это должно было убедить его в ошибке, вы жестоко ошибётесь!
      Ведь ржавчина на железе или зелень нa меди ещё не считалась в то время их окислами, как они считаются теперь. Даже и слово окисел не существовало в то время. Соответствующие окислам соединения назывались тогда «известями» или «землями» металлов. Получаемые путём действия огня из этих известей или земель, все металлы считались даже химиками XVIII в. их соединениями, в которые входила заключающаяся в огне особая летучая материя - флогистон. По выделении флогистона металл, по их мнению, снова обращался в то самое землевидное или минералообраэное вещество, которое мы называем теперь кислородным соединением самого металла.
      По в ещё более древние времена, во времена, предшествовавшие средним векам, не было и этих превратных представлении. Всякое потускнение блестящей поверхности только-что отлитого металла, всякий налёт, образующийся на ней от действия влажного воздуха, считался тогда за его простую болезнь, «проказу» металла, совершенно аналогичную сыпи или коросте на коже больного человека. А каждая болезнь объяснялась в то время влиянием особых, невидимых, но всюду присутствующих злых духов.
      Понятно, что в нашем случае первый, открывший бронзу, должен был приписать порчу своего искусственного золота болезни, зависящей от вредоносного влияния на него невидимых духов.
      По болезни в то время лечились главным образом заклинаниями, ограждающими от таких влияний. Значит, приходило в голову нашему исследователю, приготовленное им искусственное золото позеленело потому, что не были соблюдены какие-то таинственные обряды, всегда охраняющие естественное золото от подобных заболеваний. И вот к химическим работам того времени всё более и более начала примешиваться мистика, сразу поставившая только что нарождающуюся науку на совершенно ложный путь. Химия породила магию и сама наполовину превратилась в неё.
      Многие химические реакции, открьпые ещё в глубокой древ ности, делали такой переход неизбежным. Почти каждое новое изобретение науки о превращениях вещества должно было поражать изумлением первого, кто случайно на него натолкнулся.
      Представьте себе только хоть ощущения алхимика-монаха (рис. 14), когда в его ступе, где он толок смесь серы, селитры и угля, вдруг произошёл взрыв от упавшей туда июкры. Представьте себе ощущения многих других химиков, которые, работая над каким-либо неисследованным веществом, вдруг оставались без пальцев или даже полной кисти руки только потому, что неожиданно натыкались на взрывчатую смесь! Почти каждое из известных нам взрывчатых соединений приносило какое-нибудь повреждение своему открывателю... Химия, по самой своей природе, должна была сделаться наукой чудес и мучеников.
      (В поисках философского камня, 1909 г.)
     
     
      К. Я. Парменов
      АЛХИМИЯ
     
      I
     
      Возникший на развалинах первобытного общинного строя рабовладельческий строй на грани нашей эры начал сам подвергаться разложению. Достигшие высокого развития, по сравнению с рабовладельческим обществом, производительные силы уже не могли развиваться в рамках этого строя. Внутренние потрясения (революции рабов и варварские вторжения извне) ускорили возникновение и развитие новой общественно-экономической формации — феодально-крепостнического общества.
      В течение 13 веков господствуют в Европе феодальные отношения. Это были мрачные столетия безудержной эксплуатации, кровавых оргий, изуверства попов, застенков инквизиции, удушавшей в тюрьмах и пламени костров малейшие проявления свободной мысли. На протяжении всего средневековья шла ожесточённая борьба между двумя основными классами феодального общества — феодалами-помешиками и угнетёнными ими крепостными крестьянами в деревне и ремесленниками в городах. «Классовая борьба между эксплуататорами и эксплуатируемыми составляет основную черту феодального общества», — писал К. Маркс1.
      По сравнению с рабовладельческим обществом феодализм являлся более прогрессивной формой производственных отношений. Крепостной свободнее раба: помещик-феодал мог продать крепостного, но не убить его. «Новые производственные силы требуют, чтобы у работника была какая-нибудь инициатива в производстве и наклонность к труду, заинтересованность в труде»2. И если эпоха раннего средневековья характеризуется низким уровнем развития производительных сил, застоем техники, то в эпоху расцвета феодализма отмечается уже повышение уровня производительных сил, устанавливается разделение труда между деревней и городом, происходит рост городов как особых ремесленных и торговых центров.
      Ничто так не способствовало разделению труда и появлению товарооборота, как возникновение металлургического производства. Человек скоро оцепил силу металла, а природа не в одинаковой степени наделила металлами различные территории. В зависимости от природных богатств той или иной страны стали возникать и другие промыслы. Появляются мастера, специалисты своего дела. Развивается обмен сначала на ограниченной площади, а затем всё более и более расширяющийся.
      С другой стороны, никакая другая материальная ценность не могла так удобно концентрироваться в одних руках, как металл, особенно благородный — основная драгоценность вначале родовой аристократии, а затем феодалов; «благородные металлы начинают становиться преобладающим и всеобщим товаром — деньгами, но металл еще не чеканят, а обменивают просто по весу»1. Скоро, однако, появилась и чеканная монета, «товар товаров», по выражению Энгельса, — одно из средств господства непроизводящего класса над классом тружеников. Власть обладателя денег и власть купца над трудящимися и их производством скоро выступили во всей их первородной неприкрытой грубости (в виде ссуд, займов, процентов, ростовщичества, долгов и тюрем за неуплату и т. п.).
      Богатство породило низменные побуждения людей, неизвестные человеку родового строя: «Низкая алчность была движущей силой цивилизации, с ее первого дня до сегодняшнего дня; богатство и еще раз богатство, трижды богатство, богатство не вообще, а вот этого дрянного индивида, было ее единственной определяющей целью»2. Таким образом, на пороге капитализма создалась благоприятная почва для возникновения желаний обладать богатством (деньгами, золотом, землёй и другими материальными ценностями). Для удовлетворения этих желаний было несколько путей, освящённых феодальным государством: завоевания, торговля, ростовщичество и самые разнообразные формы феодальной эксплуатации (барщина, натуральный оброк, денежный оброк и др.). Продажа личного труда (в этом пришлось убедиться скоро) давала лишь средства для жизни, но никогда не приводила к богатству, если не сопровождалась эксплуатацией труда других людей.
      Но человеческий опыт наталкивал на мысль о получении драгоценного металла, а вместе с ним и богатства, и другим путём. Что должен был подумать первый исследователь, который опустил железный предмет в раствор медного купорса и затем по прошествии некоторого времени вынул этот предмет из раствора? Как он мог объяснить факт появления меди на железе? Единственно тем, что железо превратилось в медь. Если случайно древнему химику приходилось сплавить медь с минералом, содержащим мышьяк, и наблюдать при этом побеление меди, никто не мог убедить его в том, что полученный им продукт не является чистым серебром.
      Так постепенно выкристаллизовалась идея о превращении (трансмутации) одних металлов в другие и идея о возможности «удвоения» драгоценных металлов — золота и серебра. Полученные при многочисленных опытах знания стали обобщаться в первые теории о химических элементах и о происхождении металлов и минералов. Совокупность этих идей и составила алхимическое учение.
      Зарождение алхимии нельзя приурочить строго к определённой исторической дате. Но везде алхимия возникала и развивалась потому, что с ней связывались определённые материальные классовые интересы. «Сильные мира сего», власть имущие короли, герцоги, бароны, богатые дворяне, купцы, магнаты церкви активно поддерживали идеи алхимии и их носителей, так как связывали с ними надежды на быстрое обогащение, а богатство это сила и власть. на примере истории открытия фосфора алхимиком Брандтом прекрасно можно проследить, как старались крупные представители господствующего класса монополизировать это открытие в своих корыстных целях, какие надежды питали они, стараясь овладеть секретом приготовления фосфора, в котором они видели «философский камень».
      Элементы мистики, аллегорический и секретный язык изложения алхимических трудов, вся идеология алхимиков становятся понятными лишь при рассмотрении социальной обстановки и классовой структуры, феодального общества. Мрачные столетня феодального засилия и монашеского фанатизма не могли не влиять в большой степени на развитие материального и духовного прогресса народов. Средние века внесли свою долю, и в конечном итоге значительную, в этот прогресс (были созданы великие поэтические произведения, великолепные громады готических соборов, изумительные архитектурные ансамбли, труды передовых мыслителей-философов того времени и др.), но темпы этого развития, в силу многочисленных тормозящих причин, были исключительно замедленными. Это сказалось на всех областях жизни, в том числе и на развитии химической науки и практики.
     
      II
     
      Какие же основные идеи легли в основу учения алхимиков средневековья?
      I. Они верили в materia prima первичную материю, которая находится везде и всюду, но загрязнена различными примесями. Удаляя примеси от первичной материи, можно получить «квинтэссецию», «философский камень», который превращает неблагородные металлы в благородные (свинец — в серебро, ртуть — в золото и т. п.), исцеляет все болезни, удручающие человечество, возвращает молодость старикам и продолжает жизнь за её естественные пределы (вспомните великое произведение Гёте «Фауст»).
      2. Они признавали четыре элемента Аристотеля (сухость, влажность, теплота, холод), полагая, что путём соединения этих элементов и качеств можно получить все вещи в мире (рис. 14).
      Следовательно, алхимики считали возможным отрыв от вещества присущих ему свойств и перенос этих свойств на другие вещества.
      Иногда свойствам они приписывали и самостоятельное существование.
      3. Алхимики были убеждены в том, что солнце, звёзды и планеты влияют на все процессы, происходящие на земле, в частности верили, что металлы зарождаются и развиваются в земных
      недрах под влиянием небесных светил, подобно органическим веществам.
      4. Эта мистическая вера приводит их к убеждению, что на земле существует всего лишь семь металлов. Наивное верование алхимиков в этой части прекрасно выражено И. А. Морозовым в небольшом стихотворении:
      «Семь металлов создал свет,
      Но числу семи планет:
      Дал мам Космос на добро
      Медь, железо, серебро,
      Злато, олово, свинец...
      Сын мой! Сера их отец!
      И спеши, мой сын, узнать:
      Всем нм ртуть родная мать!»
      Эти семь металлов посвящены семи богам: золото — Аполлону (солнцу), серебро Диане (луне), медь — Венере, железо — Марсу, олово -- Юпитеру, свинец - Сатурну, ртуть — Меркурию. Сообразно этому, алхимики употребляют и обозначения металлов, сходные с обозначением планет.
      5. Алхимики верили в трансмутацию металлов, т. е. превращение их друг в друга. Все металлы, учили они, образованы из ртути, и всё различие между ними состоит лишь в том, какой из элементов Аристотеля присоединён к ртути. Все металлы могут быть превращены в золото и серебро путём прибавки к дешёвым металлам качеств золота и серебра.
      Алхимики первого периода — это чаще всего добросовестные труженики, искатели философского камня, удалившиеся от мира, избегающие сношения с этим миром, особенно сильными его, светскими и духовными властями, алчными до наживы. Они годами работали в своих лабораториях, внимательно следили за тем, как в примитивных ретортах, колбах, дистил-ляционных аппаратах совершаются различные процессы (рис. 15). Операции алхимиков иногда длились в течение нескольких лет и неоконченными передавались от отца к сыну, из поколения в поколение.
      Начатки алхимических учений можно найти в очень древних сочинениях. Народы Китая, Египта, Ассирии, Индии уже к началу нашей эры умели получать не только драгоценные металлы, но и их сплавы, что считалось доказательством возможности превращения одних металлов, обладающих определёнными свойствами, в другие с новыми свойствами.
      В Китае философ Вей По-Ианг (II в. до н. э.) в произведении «Книга перемен» описывает превращение простых металлов в золото и получение пилюлей бессмертия. Эти же идеи развиты в сочинениях другого выдающегося китайского химика Ко Хунга (281—361 гг.): в них описано большое количество лекарств, дающих бессмертие, и способов превращения ртути, меди, свинца и железа в золото.
      В древнем Египте жрецы хранили в своих храмах в строжайшем секрете способы «превращения металлов».
      Особое развитие получили алхимические взгляды во II—IV вв. н. э. в Александрии. В Лейденском и Стокгольмском папирусах содержится много рецептов по «удвоению золота», по получению сплавов и «окрашиванию» металлов.
      В IV в. Александрия была завоёвана арабами, которые подняли знамя науки и начали энергично развивать её, в том числе и химию. Создавались новые центры науки в странах Ближнего Востока (Византия, Иран, Сирия и др.). Однако церковный гнёт, усилившийся к концу VIII в. в Византии, сделался таким нестерпимым, что многим учёным пришлось бежать к арабам, в центр их цивилизации — Багдад. От арабов в VIII в. химия получила и своё название — алхимия (от ал — артикля в арабском языке и химия — слова, имеющего более раннее происхождение (см. стр. 9).
      Из арабских алхимиков наибольшую славу получил полулегендарный врач Джабир-ибн-Хайян, известный в Европе под именем Гебера (721—815). Известны многочисленные рукописи Гебера, но многие из них оказались принадлежащими другим неизвестным авторам, подделывавшимся под Гебера с целью придания своим сочинениям большего авторитета.
      На востоке в средние века особенно большое значение приобрели работы крупного таджикского учёного Абу-Али Ибн-Сины, — больше известного под именем Авиценны (980—1037). В своих химических и медицинских произведениях, получивших широкую известность на Востоке и в Европе, в том числе и в древней Руси, Авиценна разделял идеи о происхождении металлов из ртути и серы, но он придавал большое значение наблюдению фактов и потому не считал возможным получение одних металлов из других. Авиценна дал классификацию наук и классификацию химических веществ по их качествам.
      После разорения Багдада и Мессолотамии в 1258 г. турками алхимики снопа перекочевали в Европу, принося с собой и завоевания арабской культуры.
      Из европейских алхимиков следует остановиться на нескольких крупных именах.
      Альберт Великий (1193—1280) - доминиканский монах, блестящий оратор, оставивший после себя многотомный труд — полную энциклопедию средневековых знаний о природе. Он был последователь Аристотеля, хотя не стеснялся вносить в его учение поправки, вытекающие из собственного мировоззрения и наблюдений.
      Исключительно яркую фигуру средневековья представляет собой другой учёный монах Роджер Бэкон (1214 -1294). Он получил блестящее по тому времени образование в Парижском и Оксфордском университетах. Роджер Бэкон признавал опыт и наблюдение единственным Лшштиа (980—1037). авторитетом в науке.
      Эти взгляды уже шли в разрез с догмами религии: католическая церковь не могла помириться с расшатыванием её устоев, и вольнодумец скоро был сослан в один из монастырей. Условия, в которых должен был содержаться в этом монастыре «брат Роджер», очень ярко изложены в письме генерала францисканского ордена настоятелю монастыря: «Он должен жить в полном уединении от мира, в разлуке с друзьями, заключённый в монастыре. У него есть брат, такой же учёный, как он; у него есть ученики, обращающиеся к нему за советом; пусть он станет ничем для них. Он должен быть заключён в тюрьме, на хлебе и воде, и следует конфисковать всякую рукопись, какую он вздумает куда-либо послать».
      Последние строки, вероятнее всего, продиктованы корыстолюбием. Дело в том, что ко времени заключения Бэкона молва закрепила за ним славу открывателя философского камня.
      Целых 20 лет пробыл Бэкон в заточении. За это время он написал несколько работ, но все они являют собой не проверенные опытом идеи или размышления по поводу чужих сочинений.
      Только тогда, когда монахи убедились, что никакого секрета делать золото Бэконом не было найдено, они выпустили его из тюрьмы. Но Бэкон вышел из заключения вратом духовенства: он открыто напал на него в своём «Трактате философии» и за это снова был посажен в тюрьму, где провёл ещё несколько лет в одиночном заключении.
      В 1292 г. он был выпущен из тюрьмы с совершенно расстроенным здоровьем и скоро умер, 79 лет от роду.
      «При других условиях, — говорит Н. А. Морозов, — из Бэкона вышел бы Ньютон современной химии, а теперь в лице его мы видим Ньютона, из которого церковное самодержавие средних веков сделало больного мечтателя».
      Сочинения Бэкона, выходившие из тюрьмы, тщательно изучались алхимиками, и описываемые в них опыты проделывались. Не подлежит никакому сомнению, что больше всего таких опытов было проделано по приказанию папы монахами. Если принять во внимание тот завуалированный язык, которым Бэкон писал свои сочинения, то можно представить себе, какие только опыты ни произвели невежественные монахи, принимая многое в сочинениях Бэкона за чистую монету.
      Остановимся несколько на технике работ алхимиков и на их языке.
      В «Правилах» Альберта Великого названы операции, которые производили алхимики при своих опытах. Можно сказать, что число этих операций очень велико даже по сравнению с современной химической техникой. Главнейшими методами, которые были разработаны алхимиками, были следующие: 1) перегонка (дистилляция), 2) возгонка (сублимация), 3) осаждение (преципитация), 4) фильтрация, 5) кристаллизация и 6) кальцинация (обжиг).
      Всё это — методы, которыми и теперь пользуется химическая наука, в особенности аналитическая химия.
      Соответственно этим операциям были разработаны и приборы. На рисунке 16 изображена коллекция алхимической утвари, хранящейся в различных музеях, а на рисунке 17 представлена даже целая алхимическая лаборатория с характерной для неё утварью.
      Здесь мы видим прототипы наших современных химических приборов: колбы, реторты, перегонные кубы и различные другие дистилляционные аппараты и т. п.
      Следующие рисунки (18 и 19) показывают дальнейшее развитие алхимической аппаратуры. Здесь мы видим причудливые водяные и песчаные бани, дистилляционные аппараты и т. п. На рисунке 20 изображён общий вид дистилляционной комнаты XVI столетия.
      С помощью этих приборов алхимики открыли множество веществ и, таким образом, увеличили число тел, получаемых искусственно. Ими же было введено в науку и новое понятие «соль». Всё это заставляет дальше и дальше отходить от Аристотеля с его четырьмя элементарными свойствами. Алхимики разработали множество производственных вопросов, подготовив путь для успехов в области медицинской химии, горного дела и особенно металлургии.
      Что же касается «квинтэссенции», «красного элексира», «философского камня», то это была дань того времени, прежде всего господства церкви, глушившей всякие рационалистические попытки и подавлявшей малейшие проявления бунта против её устоев.
      Не будь этого гонения свободного проявления мысли, алхимические сочинения выглядели бы несколько иными, чем мы знаем их теперь. Мистика характерна была не только для одной химии. Медицина, естественные и физические науки были окружены непроницаемым покровом неопределённых и загадочных понятий. Медики XV в. так, например, объясняли лекарственное свойство свинца: замечая, как свинец очищает золото, они говорили, что поэтому он способен изгонять и нечистоты из человеческого тела. Серебро считалось хорошим средством при болезнях мозга, потому что серебро было посвящено луне, а мозг, говорили они, имеет связь с этой планетой. Даже физика в начале XVII в. едва освободилась от этих предрассудков: физики, например, серьёзно обсуждали вопросы вроде следующего: «одарены ли душою изображения внешних предметов, отражаемые выпуклыми зеркалами?»
      Символика применялась как в отношении отдельных веществ, так и производимых с этими веществами операций.
      На таблицах 21 и 22 даны алхимические обозначения главнейших веществ. Появляются такие выражения, как «купорос», «бронза» (от г. Брундузиум, нынешнего портового города Бриндизи), «камедь», «нашатырь», «царская водка», «антимоний» и др.
      Рис. 22. Алхимические обозначения различных веществ.
      Первый период алхимии (до XVI в.) характеризуется, несмотря на большую бессмыслицу в работах многих алхимиков, накоплением общей суммы знаний.
      Разложение алхимии началось с XVI в. и проявляется прежде всего в полном изменении облика алхимика. Алхимики перестают быть серьёзными учёными. Это — не аскеты, проводящие жизнь в уединённой лаборатории, «избегающие сношений с государями», а ловкие фокусники и обманщики, играющие на алчности королей, князей и епископов.
      Карьеры алхимиков такого типа довольно похожи одна на другую. Сперва пускалась молва, что такой-то алхимик является обладателем секрета превращать обычные металлы в благородные. Короли и князья, истощившие часто свою казну в разорительных войнах, рассчитывали на быстрое её пополнение с помощью новоявленного алхимика. Последнему охотно давали деньги на опыты. Алхимик обманным путём производил в небольших размерах «превращение». Вера в его знания крепла.
      Рис. 23. Алхимик и его покровитель.
      Огромные суммы захватывались алхимиком для налаживания «производства». Но производство никогда не налаживалось, и алхимик впадал в немилость. Финал был не всегда одинаков. Иногда аферисту удавалось с захваченными богатствами бежать с тем, чтобы через несколько времени вынырнуть в другом месте.
      Чаще же всего конец был гораздо трагичнее: вслед за разочарованием высокого покровителя следовали тюрьма,; пытка и, наконец, казнь шарлатана. В Германии был установлен даже особый церемониал для казни алхимиков: на них надевали раззолоченную одежду и колпак и вешали на позолоченной виселице.
      На рисунках 23—25 мы видим как бы последовательное изображение карьеры алхимика. В большинстве это картины знаменитых художников (голландского художника Теньера Младшего, Дугласа и др.). Здесь имеются и вполне исторические личности: рисунок 23 изображает момент посещения курфюрстом саксонским Иоганном Георгом покровительствуемого им алхимика Лингарда Турнейесера.
      Мы видим, как постепенно алхимия умирает, приобретает дурную славу и сводится до положения, при котором уже только редкие её приверженцы могли дожить до старости и умереть естественной смертью (рис. 24).
      В половине XVI в. занятия алхимией уже были настолько опорочены, что это нашло выражение во многих каррикатурах. Одна из таких каррикатур дана на рисунке 25.
      Время от времени появлялись то в одном, то в другом месте люди, которые утверждали, что они открыли великую тайну превращения неблагородных металлов в золото, но... у науки уже имелось очень много веских доказательств того, что этим путём нигде и никогда не было получено ни малейшей крупинки золота.
      Из всего сказанного не следует, однако, делать вывод, что время господства алхимических взглядов — это время сплошных неудач, заблуждений, разочарований и обмана. Несмотря на ложность основной идеи алхимиков и большое число заблуждений, эта эпоха характеризуется значительным накоплением знаний в области химии и химической технологии. Этому способствовала и основная тенденция алхимиков смешивать, нагревать, растворять, дистиллировать и т. п. всё, что попало под руку, в целях поисков философского камня. Алхимики при своих работах имели возможность наблюдать многие реакции и получать многие важнейшие соединения; они изучили свойства серной, азотной и соляной кислот, селитры, пороха, царской водки, едких щелочей, винного спирта, открыли фосфор и ряд новых металлов (цинк, висмут, сурьму, мышьяк, кобальт, никель) и ввели препараты некоторых из них во врачебную практику.
      Если мы несколько отрешимся от тех крупных заблуждений, которыми была пропитана алхимия, и объективно подведём итоги многовековой работы многочисленных искателей, часто бескорыстных и самоотверженных, то принуждены будем сказать, что эти итоги весьма значительны.
      В чём они состоят?
      Прежде всего, в изучении огромного количества веществ, затем в разработке и усовершенствовании многочисленных приёмов, иногда очень тонких, с помощью которых эти вещества изучались (дистилляция, сухая перегонка и др.), и, наконец, в первых попытках создания интернационального химического языка.
      В процессе своих исследований алхимики сделали ряд крупнейших усовершенствований в деле получения металлов из руд, разделении металлов, ввели в лабораторную практику весы.
      Всё это подготовило почву для появления нового течения, представители которого если и не освободились целиком от алхимических воззрений, то уже в большой степени корнями своими уходили в практику. Какую-либо резкую грань между алхимиками и химиками-практикамн эпохи Возрождения провести невозможно, так как мы видим иногда отзвуки алхимических воззрений ещё в конце XVIII и даже в XIX в.
      Как бы в противовес алхимическим взглядам, в XVI—XVIII вв. появляется новое течение, питающееся своими корнями уже почти полностью от практики.
      В XVI в. мы встречаемся с такими крупными химиками-практикамн, как Парацельс, Агрикола, Либавнй, Палисси, а несколько позднее, в XVII—XVIII вв., Ван Гельмонт, Глаубер, Бехер, Кункель и другие, которые частично или полностью порвали связь с алхимическими воззрениями и направили свои работы в область медицинской химии, металлургии, стекольной, керамической и других отраслей промышленности. Работы этих лиц характеризуют уже новое направление в развитии химии. Они обогатили технику и самую науку весьма многими ценными сведениями и методами исследования.
      Наконец, в эти времена жил и Р. Бойль (1629—1691), заслуги которого перед теоретической химией общеизвестны, но который не был чужд и практической химии (получение нашатыря, анализ металлов, изготовление цветных стёкол, чернил и т. п.).
      В различных странах прикладная химия обнаружила неодинаковые тенденции развития. В Германии она была больше связана с фармацией (Парацельс, Ван Гельмонт, Глаубер), с гончарным производством (Палисси) и металлургией (Агрикола). В Швеции в эти времена развивается горнозаводская промышленность, потребовавшая тщательного изучения руд и минералов. Здесь зарождается минералогическая и металлургическая химия, достигшая расцвета в конце XVIII и начале XIX в. Упсальская академия, основанная в 1728 г., и Стокгольмская, основанная в 1732 г., уже стали давать крупные работы, а впоследствии сделались блестящими научными центрами в области химии и минералогии.
      По мере развития экспериментального метода в химии, вызванного новыми потребностями промышленного развития, идея о превращении металлов, как переставшая влиять на прогресс науки и нисколько не помогавшая практике, постепенно стала отмирать. В противовес этой идее всё более и более развивалась и укреплялась другая идея, прямо ей противоположная, — идея о неизменности и несокрушимости атомов, занявшая непоколебимое господство в науке вплоть до начала XX столетня, когда и этой идее, по существу метафизической, был нанесён сильнейший удар: было обнаружено, что атомы двух хорошо известных химикам элементов —урана и тория — претерпевают самопроизвольный распад. С помощью современного уточнённого эксперимента учёные могут даже вызывать этот распад искусственно.
      Значит ли это, что со времени Ломоносова, Бойля, Лавуазье и Дальтона химики заблуждались, а алхимики были правы? Конечно, нет: для сближения между собой беспочвенных мечтаний алхимиков и опытов современных учёных совсем пет никаких данных. Алхимики думали с помощью обычных химических операций изготовить весьма значительные количества золота; с помощью же современных чрезвычайно тонких и в то же время мошных физических методов можно искусственно произвести лишь очень ничтожное количество золота, да и то из платины, т. е. металла более дорогого, чем золото.
     
     
      М. Усанович
      ПЕРИОД МЕДИЦИНСКОЙ ХИМИИ. ПАРАЦЕЛЬС
     
      Алхимия по своему происхождению и развитию является типичнейшим образцом средневековой науки. Александрийская школа, преобразовавшая техническую химию древности в алхимию. превратила математику в кабалистику, физику — в магию, астрономию — в астрологию. С последней алхимия была особенно тесно связана в силу той зависимости, которую алхимическая доктрина видела между металлами и планетами. Развитие всех этих средневековых наук происходило под сильнейшим и мертвящим воздействием бесплодной схоластической философии, не признававшей опытного исследования природы, довольствовавшейся комментированием старых авторов и решавшей различные вопросы с той точки зрения, соответствует ли данное решение мнению обязательных авторитетов (отцы церкви и главным образом Аристотель)1.
      1 Даже в начале XVII в. один из начальников иезуитского ордена, которому некий монах хотел показать в зрительную трубу недавно открытые солнечные пятна, отказался от этого, заявив: «Напрасно, сын мой, я дважды прочёл всего Аристотеля и не нашёл ничего подобного. Пятен нет Они проистекают от недостатка твоих стёкол или твоих глаз».
      Поэтому, когда новые открытия, которыми изобиловали XV и XVI вв., показали неопровержимо, что основные представления старых авторов не верны, что «св. писание» также ошибается в вопросах мироздания, вся система должна была рухнуть. Крушение это произошло в XVI в. одновременно с церковной реформацией. Реформатором алхимии был Парацель с.
      Личность Парацельса до такой степени окружена вымыслом, что невозможно установить его биографию с достоверностью. Источниками для биографии Парацельса служат, во-первых, его сочинения, в которых очень часто встречаются автобиографические данные; во-вторых, воспоминания современников и сочинения его последователей и противников. Однако собственные сочинения, написанные в преувеличенно хвастливом тоне, переполненные явно неверными данными, могут быть материалом только для косвенных суждений. Что касается указаний современников, то и они, написанные друзьями или врагами в пылу яростной полемической борьбы, дают яркое представление о буре, вызванной деятельностью Парацельса, характеризуют силу его личности, его огненного темперамента, но ни в коей мере не могут претендовать на историческое беспристрастие. Насколько мало достоверны наши сведения о Парацельсе, можно судить хотя бы по тому, что сохранившиеся 35 портретов его очень мало походят один на другой (см. стр. 298).
      Легенда окружает Парацельса (настоящее имя которого было Филипп-Авреол-Теофраст-Бомбаст фон Гогенгейм) с самого рождения (1493 г.), и биографы расходятся относительно того, кто был его отцом. Вернее всего он был законным сыном Вильгельма Гогенгейма, врача и алхимика. Парацелк не получил правильного образования. В своих сочинениях он называет своими учителями, кроме отца своего, целый ряд лиц; однако хронологические данные опровергают его утверждения, так как эти лица умерли до его рождения. Трудно сказать, был ли он начитан. Неизвестно даже, владел ли он международным языком средневековой науки — латынью. Он никогда не пользовался этим языком.
      Недостаток классического образования Парацельс с успехом восполнил продолжительными путешествиями, во время которых и приобрёл свои несомненно обширные познания. Путешествовал он очень много; по его словам, он посещал высшие школы Германии, Италии, Франции, объехал Испанию, Португалию, Англию, Моравию, Литву, Польшу, Венгрию, Валахию, Трансиль-ванию, Нидерланды, Данию, Финляндию, Лапландию. Он уверяет даже, что бывал в Азии и Африке. Нет, конечно, никакого сомнения в том, что выдумка преобладает в этом перечне, но всё-таки установлено, что он путешествовал много лет. Во время своих странствований он посещал врачей и знахарей, чернокнижников и цирюльников, цыган и даже палачей. Пропитание себе он добывал при помощи своих медицинских и алхимических познаний; этим его деятельность, как мы сейчас увидим, не исчерпывается.
      В 1526 г. Парацельс, после продолжительных странствований, прибывает, сопровождаемый славой искусного врача, в Базель. Здесь его успешная практическая деятельность производит сильное впечатление: он входит в милость к влиятельным лицам и получает место городского врача и профессора медицины в университете. Путь к профессуре открыла Парацельсу реформация: целый ряд кафедр пустовал в то время в Базельском университете из-за удаления профессоров католиков. Парацельс перешёл в реформатское вероисповедание, что, вместе с рекомендацией Эразма Роттердамского, очень облегчило ему доступ к занятию кафедры. Таким образом, человек, не имевший докторского диплома, получил, вопреки прочно сложившейся традиции, профессуру в Базеле.
      В своей программе Парацельс объявил, что очистит медицину от её варварской закваски и восстановит её в первобытной чистоте, что он отбросит идеи древних и будет держаться указаний самой природы, своих собственных открытий и своего долголетнего опыта, что врачи заблуждаются грубейшим образом, потому что слепо следуют Гиппократу1, Галену2, Авиценне3 и другим авторам, что не медицина, а химия может образовать истинных врачей, что ни учёные степени, ни красноречие, ни эрудиция, приобретённая чтением, ни знание языка не сделают искусным врачом, но только глубокие познания вещей, изучение тайн, скрытых в недрах природы, — в чём и заключаются все науки.
      1 Греческий врач, живший в V в до нашей эры
      2 Римский врач (II в. нашей эры).
      3 См. стр. 29
      На своей вступительной лекции Парацельс, повторяя жест Лютера, сжегшего папскую буллу, сжёг перед своими слушателями сочинения Галена и Авиценны. Подобно Лютеру, переведшему библию на немецкий язык, Парацельс читает свои лекции не по-латыни, а по-немецки — смелость по тому времени неслыханная. Таковы внешние проявления переворота, произведённого Парацельсом. Смелость его выступлений, а также революционные (иногда чересчур рискованные) методы лечения, которые он применял, заставляют ополчиться против него буквально всех современных врачей. Парацельс со всем пылом буйного своего темперамента вступает в борьбу. Обе стороны не щадят друг друга и не проявляют особой разборчивости в средствах, а также и в рыражениях, в которых ведётся полемика.
      Приведём несколько выдержек из сочинений Парацельса.
      «...Вы хотите стереть меня в порошок, приговариваете меня к сожжению. Я снова зеленею, а вы станете засохшими кустами. Врачами делают нас излечения, а не императоры, привилегии, академии. Как! За то, что я излечивал самую упорную болезнь, венерическую болезнь, не щадящую ни народов, ни государей, — вы топчете меня в грязь! Обманщики! Вы змеиной породы, и от вас мне нечего ждать, кроме яда. Если бы я мог защитить столь же легко мою лысую голову от мух, как моё царство от вас! Вы не знаете даже простых лекарств; вы спрашиваете у аптекаря: что это? что это такое? и собаки лечить я не доверю вам.
      Неужели я стал хуже потому, что не посещаю королевских дворцов? Неужели вы становитесь искуснее, приняв присягу?
      Ах, немецкий Карл! Что ты сделал с твоими научными сокровищами? Где твои медики? Где твои учёные? Где эти бандиты, которые прочищают безнаказанно желудки и угощают микстурами?»
      Рис. 26. Врач-алхимик.
      Легко себе представить, какое раздражение вызвал Парацельс в стане своих врагов. Его начинают преследовать; Базельский университет неожиданно, через год после назначения Парацельса профессором, требует от него представления докторского диплома. Парацельс обращается в совет г. Базеля и в письме, сохранившемся до сих пор, просит «приказать его врагам прекратить нападки против университетского профессора и не препятствовать ему в чтении курса оскорбительными выражениями и низкими обвинениями, которыми они осыпают его».
      Столкновение окончилось победой Парацельса.
      Борьба, начатая Парацельсом, продолжается и после его смерти. Сущность его реформы состоит в том, что он ставит во главу угла химию и вместо лекарств растительного происхождения начинает применять химические препараты, в том числе и сильно действующие. Новое направление в медицине и формации быстро распространяется и, будучи одним из проявлений реформации, приобретает всё большее число сторонников и приверженцев в протестантских государствах; католическая церковь вносит сочинения Парацельса в список запрещённых книг, а парижский парламент в 1566 г. запрещает пользование средствами Парацельса и одновременно выражает порицание всяким нововведениям в медицине.
      Взгляды Парацельса на медицину являются следствием его общего мировоззрения. Парацельс исходит из представления о мире как о едином целом, состоящем из одних и тех же основ иых начал и управляемом во всех своих частях одними и теми же законами. Человеческий организм — химическая лаборатория; болезнь — нарушение правильной деятельности этой лаборатории, происходящее вследствие недостатка или избытка каких-нибудь веществ; задача врача — восстановить правильное соотношение, введя в организм необходимые химические препараты.
      Сближая таким образом медицину с химией, Парацельс направляет и последнюю на новый путь. Не превращение металлов в золото, а приготовление лекарств должно, по Парацельсу, быть целью химии. С первого взгляда кажется, что в этом предположении Парацельса не заключается переворота; но вспомним, что в течение тысячелетия усилия алхимиков были направлены на осуществление определённой цели, что всё содержание науки видели именно в этом и что алхимические теории целиком построены на представлении о превращении металлов.
      Парацельс не высказывал отрицательного отношения к алхимической доктрине; он даже уверял, что знает секрет философского камня и умеет превращать металлы, в доказательство чего демонстрировал «превращение» железа в медь при погружении ножа в раствор медного купороса1.
      Очевидно, что со стороны Парацельса такая терпимость по отношению к алхимии была тактическим приёмом: он хотел сосредоточить огонь своего нападения на медицине и, кроме того, извлекал выгоду из веры современников в превращение металлов. Но нет никакого сомнения в том, что Парацельс сам не заблуждался в этом вопросе. Сказанные им по другому поводу слова, что «теория, не доказанная опытом, всё равно, что святой, не совершивший чуда», целиком могут быть приложены к превращению металлов в золото.
      Не вступая в открытую борьбу с алхимией, Парацельс вносит существенное изменение в представления алхимиков о природе металлов: составные части металлов, по Парацельсу, — ртуть, сера, соль. Как мы уже знаем, мысль о третьем начале возникла раньше, но не приняла достаточно определённого выражения; Парацельс же своим третьим началом обозначает огнестойкую часть веществ. Из тех же трёх начал, по Парацельсу, состоит вся природа. В этом положении Парацельса сказывается его наблюдательность и способность к обобщениям: в самом деле, при действии огня на различные вещества часть сгорает, часть улетучивается, не сгорая, и, наконец, часть остаётся, не подвергаясь в дальнейшем изменению от огня. Таков смысл трёх начал, и введение Парацельсом третьего начала — соли — привлекает внимание к веществам, не изменяющимся от огня, — к минеральной части организмов, а также к минералам. Это вскоре дало практические результаты.
      1 При этом железо переходит в раствор, вытесняя из последнего медь, осаждающуюся на поверхности лезвия.
      Со времени Парацельса, благодаря произведённому им объединению химии с медициной и формацией, начинается новый период в истории химии — период иатрохимический, или медицинской химии.
      Из душной монастырской кельи химия перекочёвывает к врачу и аптекарю, в обстановку, более благоприятную для её дальнейшего развития. Среди представителей иатрохимичеекого периода выделяются своими трудами Лпбанин, Агрпкола, Иалисси, Глаубер и некоторые другие. Эти учёные развивают различные отделы прикладной химии; металлургия, красильное производство и в особенности фармацевтическая химия делают в рассматриваемую эпоху значительные успехи.
      Но из всех позднейших представителей иатрохимнн самым выдающимся был бесспорно Ван-Гельмонт.
      («Творцы химии». 1930)
     
     
      Л. А. Чугаев
      ТЕОРИЯ ФЛОГИСТОНА
     
      Во второй половине XVII в. в химии возникло новое научное течение, хотя и далеко не свободное от предрассудков старого схоластического направления, ново многих отношениях своеобразное и во всяком случае весьма замечательное для того времени. Я имею в виду учение о флогистоне, впервые выдвинутое Бехером (1635—1682), подробнее обоснованное и развитое Сталем (1660—1734).
      К тому времени, к которому относится деятельность этих химиков, задачи нашей науки успели значительно отойти от идеала алхимиков. Область химии, занимавшая этих учёных и их современников, несколько сдвинулась в сторону от той, которая составляла предмет исключительного интереса алхимиков, и- притом расширилась. Центральное место заняли теперь всевозможные реакции горения и обжига тел на воздухе и свойства продуктов, при этом получающихся, т. е. кислот, оснований и солей, а с другой стороны — реакции противоположного характера - процессы восстановления.
      Эти явления как бы заступили место процессов трансмутацин, в возможность которых благодаря длинному ряду неудач и разочарований многие перестали верить. Вместо философского камня мысль искала и находила то общее, что придаёт телам горючесть. Это нечто в более или менее смутной форме выдвигали и алхимики, и иатрохимики под именем серы. Но роль последней в только что упомянутых процессах оставалась неясной.
      Основными элементами минерального или подземного царства Бехер считает воду и землю. Но земля является как бы более отдалённым компонентом различных тел, роль же ближайших составных частей играют три различные земли: первая земля — плавкая или стекловидная, вторая земля — жирная или горючая и третья земля — жидкая. Эти земли напоминают, конечно, tria prima иатрохимиков и подобно этим последним являются носителем определённых свойств. В частности, жирная земля Бсхера, являющаяся носителем горючести, напоминает серу прежних химиков. Но в отличие от своих предшественников и в согласии со своими общими взглядами, Бехер считает серу телом сложным. Её горючесть обусловливается содержанием жирной земли, но кроме того в сере заключается ещё другое кислотное начало, благодаря чему она и может послужить источником получения серной кислоты, в то время уже известной. Для этого следует только освободить серу от горючего начала.
      В этих представлениях уже ясно видны основные черты будущей теории флогистона, которая была развита во всей своей полноте только последователем Бехера — Сталем. В противоположность туманным и противоречивым воззрениям алхимиков в некоторой недоговорённости, которую мы находим у Бехера, теория Сталя отличалась замечательной для того времени ясностью и последовательностью. Горючее начало Бехера превратилось у Сталя в ту огненную материю, или флогистон, которая составляет центральную фигуру в нарисованной им картине химических превращений. Смелым скачком мысли Сталь связал типичные процессы горения с явлениями обжига или кальцинации металлов. Последние при этом процессе теряют не только свои типичные металлические свойства: блеск, ковкость и пр., но и способность к дальнейшему изменению при действии огня.
      Сталь предположил, что общее горючее начало, находящееся в различных телах, является причиной всех этих явлений. Когда тела горят, оно выделяется, оно может дать начало огню. Когда лишённые горючего начала вещества подвергаются действию тел, богатых этим началом, происходит обратное явление. Так, металлические извести при прокаливании с углем вновь приобретают все свойства, утраченные при кальцинации.
      Этому-то горючему началу Сталь и придал название флогистона.
      Чтобы проникнуться представлением Сталя, надо заставить себя на это время совершенно забыть понятия о процессах горения, к которым мы привыкли со школьной скамьи, которые теперь кажутся нам уже не истолкованием известных фактов, а лишь верной их передачей.
      Мы теперь считаем, что когда горит сера, то она соединяется с кислородом, образуя сернистый газ (S02), который при известных условиях может обогатиться кислородом воздуха и образовать серный ангидрид (S03), который с водой даёт серную кислоту или купоросное масло (II2SO4). Можно обратно отнять связанный с серой кислород, хотя бы по тому способу, о котором упоминает Сталь. Тогда кислород от серы переходит к углю и вступает с ним в соединение (образуя углекислый газ С02), а сера освобождается. Равным образом при обжиге металлов последние соединяются с кислородом и образуют окислы. Медь, например, превращается в чёрную окись меди (СиО), ртуть в красную окись ртути (HgO) и т. д.
      Для нас сера по своему составу проще сернистого газа и серной кислоты, металлы проще их кислородных соединений. Для нас образование окислов серы и металлов обозначает усложнение вещества (синтез), тогда как обратный процесс восстановления, или разложения, окислов есть процесс упрощения (анализ). С точки зрения теории Сталя, дело должно обстоять как раз наоборот.
      Сера сложнее серной кислоты и металлы сложнее отвечающих им «извёсток», ибо содержат, кроме некоторой земли, ещё флогистон. Они теряют его при горении или обжиге и вновь приобретают при прокаливании с углем. Горение есть процесс разложения; оно, следовательно, связано с упрощением вещества; наоборот, восстановление есть процесс усложнения, процесс синтеза.
      Все горючие вещества содержат флогистон, но особенно богаты им те, которые сгорают почти без остатка. Таков уголь. Сталь даже как будто ещё дальше шёл по пути сближения флогистона с углем, считая, что все живые организмы, растения и животные содержат в своём составе флогистон, что при горении этот последний переходит в воздух, откуда вновь извлекается растениями.
      Впоследствии, когда был открыт водород, многие химики были склонны именно в нём видеть, так сказать, наиболее полное и совершенное воплощение идеи флогистона.
      Однако Сталь вовсе не отожествлял флогистон с каким-либо реальным веществом. Флогистон представляется ему необыкновенно тонкой и лёгкой землёй, которая, однако, никогда не существует сама по себе, а лишь в комбинации с другими субстанциями. Огонь и флогистон также не одно и то же. Флогистон есть только начало огня, но не сам огонь.
      Любопытны представления Сталя об огне и о самом процессе горения. Огонь он не считает определённым веществом, а лишь собранием телец, находящихся в сильнейшем вихревом движении. Но флогистон способен приходить в состояние такого движения и принимать форму огня лишь при наличности известных посторонних тел, лишь в известной материальной среде, в которой он мог бы распространяться, или растворяться.
      Роль такого растворителя играет воздух, необходимость которого для поддержания горения была хорошо известна Сталю, причём, как и в случае ограниченной растворимости солей в воде, некоторое количество воздуха может воспринять или растворить лишь определённое максимальное количество флогистона. Вот пог чему свеча, погорев некоторое время в закрытом пространстве, тухнет.
      Нельзя не признать, что теория флогистона охватила обширный круг важнейших химических процессов, дала им удовлетворительное по тому времени объяснение, а главное — объединила разрозненные факты химии в одно стройное целое. Можно сказать, что многие из числа известных тогда химических явлений происходят действительно так, как если бы флогистон на самом деле существовал и обладал свойствами, которые ему приписывались.
      Нет поэтому ничего удивительного в том, что учение Сталя быстро овладело умами и в течение целого столетия оставалось господствующим, едва ли не общепризнанным, для многих превратилось почти что в догму.
      Блестящему успеху теории флогистона много содействовало и то обстоятельство, что Сталь пришёл к двум важным обобщениям. Вот в каких выражениях говорит об этих заслугах Сталя его научный противник Лавуазье:
      «Мы обязаны Сталю двумя важными открытиями: во-первых, что металлы являются телами горючими, что кальцинация есть настоящее горение... Второе открытие, которым мы также обязаны Сталю и которое является ещё более важным, заключается в том, что способность гореть, быть воспламеняемым, может передаваться от одного тела к другому. Если, например, смешать горючий уголь с негорючей серной кислотой, то последняя превращается в серу; та приобретает способность гореть, которую в то же время теряет уголь».
      Весьма замечательно, что Сталю несомненно были известны многие факты, которые спустя почти целое столетие привели к крушению его теории. Ему была известна ограниченная способность определённого объёма воздуха поддерживать горение. Он знал также, что при обжиге металлов происходит увеличение в весе. Но он игнорировал эти факты или давал им превратное объяснение. Так, прибыль в весе при кальцинации он, вслед за Кункелем, объяснял увеличением удельного веса тела, происходящего при этом процессе вследствие улетучивания лёгкого флогистона. Заметим, что ещё Бойлю, на опыты которого ссылается Сталь, было известно, что на самом деле переход металлов в «извёстки» сопровождается не повышением, а понижением удельного веса.
      По мере того, как накоплялись новые факты, увеличивалось и число возражений против теории Сталя. Его последователям приходилось поэтому всё более и более прибегать к произвольным, фантастическим объяснениям, даже к софизмам, пополнять первоначальную теорию рядом добавочных, часто противоречащих друг другу допущений. Теория мало-помалу превращалась в запутанный клубок.
      (Открытие кислорода и теория горения». 1919 г.)
     
     
      Н. Рамзай
      КРУШЕНИЕ АЛХИМИИ. РОБЕРТ БОЙЛЬ
     
      «Бойль делает из химии науку».
      (Ф. Энгельс, Диалектика природы, 1948, стр. 48).
     
      В древности везде и повсюду были тайны, ими были окутаны сокровища, которые казались слишком ценными для того, чтобы покров тайны мог быть снят перед простым народом. Говоря словами Самуэля Броуна, «в те дни металлы были солнцами и лунами, королями и королевами. Золото было Аполлоном, солнцем небесного купола, серебро — Дианой, прекрасным месяцем в его безостановочном беге, гонимым насмешками по небесному лесу, ртуть была Меркурием с его крылышками, гонцом богов, воспламенившимся на вершине холма, которую лобзает небо; железо было красным Марсом в полном вооружении; свинец был Сатурном с тяжёлыми веками, неподвижным, как камень в заросшем лесе материальных форм; олово — было Diabolus metallorum истинный дьявол металлов и т. д. и т. п.».
      «Здесь были летающие птицы, зелёные драконы и красные львы. Были девственные источники, королевские бани и воды жизни. Были соли мудрости и духовные эссенции, тонкие и летучие. Были здесь порошки любви, которые привлекали к их счастливому обладателю все сердца, как мужчин, так и женщин. И, наконец, здесь был алькагест, универсальный растворитель. Здесь был великий элексир, доставлявший бессмертие и юность счастливому обладателю, который был настолько чист и храбр, что он мог лобзать и проглотить золотое пламя, окружавшее кубок жизни. Здесь был философский камень и камень мудрецов. Первый был искусство и практика, а второй — теория и идея превращения простых металлов в благородные. Философский камень был моложе элементов, но, тем не менее, достаточно было одного прикосновения к нему, чтобы грубейшая известь, покраснев, превратилась в чистейшее золото. Камень мудрецов был перворождённым среди всех вещей и старше короля металлов. Одним словом, то была беспорядочная смесь из немногих, с трудом добытых фактов природы и множества весьма фантастических понятий».
      Подобного рода понятия господствовали и в головах философов, как они любили себя называть, вплоть до середины XVII столетия. Между тем, однако, народился метод допрашивать природу и скоро принёс свои плоды. Если эти понятия продолжали жить и гораздо позже и не исчезли совсем даже и в настоящее время, то первый тяжёлый удар они всё же получили именно в то время. То была первая атака на них в борьбе, в которой им суждено было погибнуть.
      Этот удар был нанесён Бойлем. Каким духом он был проникнут, когда бросился на вражеские ряды, всего лучше видно из собственных его слов: «Я привык рассматривать мнения, как монеты. Когда мне в руки попадает монета, я обращаю гораздо меньше внимания на имеющуюся на ней надпись, чем на то, из какого металла она сделана. Мне совершенно безразлично, вычеканена ли она много лет или столетий тому назад, или она только вчера оставила монетный двор. Столь же мало я обращаю внимания на то, прошла ли она до меня через много или мало рук, если я только на своём пробирном камне убедился, настоящая ли она или фальшивая, достойна ли она быть в обращении или нет. Если после тщательного исследования я нахожу, что она хороша, то тот факт, что она долгое время и многими принималась не за настоящую, не заставит меня отвергнуть её. Если же я нахожу, что она фальшивая, то ни изображение и подпись монарха, ни возраст её, ни число рук, через которые она прошла, не заставит меня принять её, и отрицательный результат от одной пробы, которой я сам подверг её, будет иметь для меня гораздо больше значения, чем все те обманчивые вещи, которые я только что назвал, если бы они все доказывали, что она не фальшивая».
      В этом духе написана его книга «Скептик-химик, или рассуждение об экспериментах, которые приводятся обыкновенно в доказательство четырёх элементов и трёх химических начал в смешанных телах». В этой книге автор подвергает подробному исследованию различные теории материи, происхождение которых относится к самым отдалённым эпохам древности и которые с тех пор подвергались в своём развитии всевозможным побочным влияниям, так что ко времени Бойля они составляли огромную массу. Каждый постулат обсуждается и, если возможно, подвергается экспериментальной проверке. Если он оказывается правильным, он сохраняется, а если оказывается ложным, то отвергается.
      В начале книги мы находим положение, которое с давних пор принималось за истину: подобное притягивается к подобному. Бойль опровергает это положение, указывая, что две жидкости, как вода и винный спирт, будучи сходны по своей прозрачности и бесцветности и смешиваясь друг с другом по всех пропорциях, всё же легко могут быть отделены друг от друга замораживанием: когда вода замерзает, винный спирт остаётся жидким. Здесь мы впервые сталкиваемся с экспериментом для выяснения вопроса, который с тех пор в руках Рауля дал столь неожиданно важные результаты. Другой аргумент Бойля сводится к тому, что газы и жидкости, правда, смешиваются друг с другом, но твёрдые тела не имеют к этому склонности и что они даже не пристают друг к другу, кроме тех случаев, в которых прилипание их может быть объяснено формой тел и соответствующим влиянием воздушного давления.
      После целого ряда таких нападений Бойль переходит к рассмотрению общепринятой тогда гипотезы, но которой соль, сера и ртуть рассматривались как элементы. Он нападает на эту гипотезу с двух сторон. Во-первых, говорит он, если все вещества состоят из соли, серы и ртути и если животные и растительные вещества содержат, как это утверждается, много ртути, малё серы п очень мало соли, то желательно показать, может ли растение образоваться из вещества, не содержащего ни одного Из тех трёх веществ, именно из одной воды — вещества, которое иногда называлось флегмой и относилось к элементам. Для проверки этого он взращивал тыкву в взвешенном количестве земли. Когда тыква стала достаточно большой, Бойль доказал, что она состояла из воды, которую он выделил; далее Бойль также доказал, что земля ничего не потеряла в весе. Доказав это, он с торжеством выступает против вульгарных спагирисгов (алхимиков) И оспаривает истинность их теории. R настоящее время мЫ знаем, что для того, чтобы выросла тыква, кроме элементов, содержащихся в воде, необходимы ещё другие элементы. Тем не менее, было уже гигантским шатом вперёд доказать, что для этого не нужно ни ртути, ни соли, ни серы. Бойль рассматривал тыкву как одно из превращений воды.
      Здесь мы замечаем известный поворот во взгляде на элементы. Это уже не принципы, не основные начала или абстрактные качества материи, а элементы, которые действительно существуют, как особые формы материи и соответствующими процессами могут быть из неё извлечены. Бойль ясно доказал, что элементы эти не всегда обнаруживают одни и те же свойства, что не только «философские» элементы, ртуть и сера, во всех отношениях отличаются от вещества того же имени, но даже один род. полученный перегонкой дерева, совершенно отличается от другою рода, полученного переработкой костей. Он развивал свои доказательства далее, подвергнув дистиллаты вторичной перегонке, т. е осуществив то, что мы в настоящее время называем фракционной, или дробной, перегонкой. При этом он доказал, что каждый дистиллат делится, в свою очередь, на разнообразные жидкости, различающиеся по своим свойствам. Тут он предвосхищает процесс, который в настоящее время осуществляется в очень большом масштабе, а именно: сухую перегонку дерева, которая даёт уксусную кислоту, древесный спирт и дёготь.
      Бойль спрашивал: действительно ли вещества, полученные при перегонке, содержались в том же виде в телах, которые подвергались этой перегонке, как это утверждала теория элементов. Он нашёл, что при перегонке не всегда получаются одни и те же вещества в одном и том же числе, и доказал, что сами продукты не были чистыми, элементарными веществами, а были «смесями». Бойль говорит: «Действительно ли существует определённое число элементов или нет, или, если угодно, все ли сложные вещества состоят из равного числа элементарных начал или составных частей? Мы не можем не усомниться в этом».
      Трудно переоценить значение работ Бойля в области химии. Хотя он и первый стал утверждать, что химия совершенно не зависит от всех применений её и должна рассматриваться как часть великой области естествознания, тем не менее и практическая польза, которую принесла человечеству теоретическая и экспериментальная работа Бойля, неоценима. Только начиная с его времени могли возникнуть теории, объяснявшие рутинные методы, по которым работали в мануфактурах, и превратившие усовершенствования и открытия из игры случайности в плод научной работы. Весь прогресс современной промышленности основан на применении научных открытий, которые в свою очередь представляют собой не результаты проб наугад, а плод тщательного и систематического исследования. Отсюда ясно то благотворное влияние, которое оказал Бойль на развитие промышленности своим применением научных принципов.
      Общеизвестна также работа Бойля о давлении воздуха, в которой он доказывает, что данное количество воздуха, находясь под давлением в два фунта, занимает вдвое меньше пространства, чем то. которое оно занимало бы в случае давления в один фунт, но подробно останавливаться на этом мы здесь не можем. Если это утверждение не абсолютно точно, то всё же оно достаточно правильно для того, чтобы могло быть обобщено в закон, носящий имя Бойля.
      Бойль был ирландцем, родился в графстве Ватерфорд в знатной семье и был седьмым сыном и четырнадцатым ребёнком графа Корка. Воспитывался он сначала дома, а с восьми лет в школе, в Итоне, где Бойль, как он выражается, «забыл по латыне не мало, чему научился дома»; он с таким увлечением предался изучению более солидных отраслей знания, что преисполнился естественной ненавистью к изучению голых слов. В одиннадцать лет его обучение в Итоне было закончено; в сопровождении французского гувернёра мальчик вместе с братом был отослан в Женеву. Здесь он учился в течение двадцати одного месяца, после чего отправился в Италию. В это время дела его отца очень запутались вследствие великого ирландского восстания. Когда он вернулся домой, отца уже не было в живых. Ему достались в наследство два имения; в одном из них в Стальбридже, в Дорсетшире, он и поселился. В 1061 г., на 27-м году жизни, он переехал в Оксфорд, чтобы примкнуть к кружку лиц, образовавших общество, которое было названо философской коллегией. Впоследствии общество это перебралось в Лондон, и в 1663 г. оно было утверждено Карлом II под названием «Королевского общества в Лондоне». Задачей его было «содействие развитию естественных наук».
      В первых томах «Transactions» мы часто встречаем имя Бойля. Так, 20 марта «господина Бойля просят вспомнить об его опытах с воздухом», а 1 апреля его просят «ускорить предположенное им измененне его воздушного насоса». 15 мая Бойль подарил свою машину обществу, и с ней было произведено много опытов в присутствии членов общества. Вот такими «философскими» делами были наполнены все дни его бедной внешними событиями жизни.
      (Из истории химии, 1920 г.)
     
     
      ГЛАВА II
      СТРОЕНИЕ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ВЕЩЕСТВ
     
      ...Вся совокупность научных данных не оставляет места для сомнения в существовании атомов и молекул.
      (Ленин, Сеч., т. XIII, стр. 226.)
     
      УЧЕНИЕ ДЕЛЮКРИТА ОБ АТОМАХ
      (Фрагменты)
     
      Демокрит — величайший представитель древнегреческой философии, основоположник атомистической философии. Жил Демокрит приблизительно около 460—370 гг. до н. э. Многочисленные путешествия по странам Востока он использовал для научных наблюдений. Поражает широта умственного кругозора Демокрита: ему принадлежат исследования по астрономии, геологии, зоологии, математике, физике, медицине, логике; наряду с этим он писал сочинения об искусстве, музыке н поэзии.
      Атомистическая гипотеза объяснения мира Демокритом сводится к следующим основным положениям:
      1. Из ничего не происходит ничего. Ничто существующее не может быть разрушено.
      2. Соединение и разъединение атомов лежит в основе видимых нами процессов изменения, возникновения, разрушения, гибели или развития.
      3. Ничто не возникает случайно. Всё, что происходит в явлениях, в человеческой жизни, в истории, в развитии животных, в падении твёрдых тел — всё имеет причину, из которой эти явления вытекают с необходимостью.
      Благодаря лишь только своему навежеству люди создают такие понятия, как «провидение» или «судьба» и т. п. Над всеми процессами господствует необходимость. Никакой целесообразности, предначертанного кем-то плана в природе нет.
      4. Единственно существующие веши суть атомы и пустое пространство. Всё остальное — чистое измышление.
      5. Вследствие мельчайших размеров атомы невидимы и материально неделимы. Они бесконечны по числу, разнообразны по форме и находятся в вечном движении.
      6. Вечно движущаяся материя существовала «всегда», поэтому нельзя спрашивать о «начале» её движения, так как движение неотделимо от материи.
      7. При своём движении во всех направлениях атомы постоянно сталкиваются друг с другом, и образующиеся при этом поперечные движения и вихри суть начала миров.
      8. Разнообразие вещей обусловлено разнообразием их атомов в числе, размерах и сочетаниях.
      «Эти принципы. — говорит в своей книге «Электрон» крупнейший современный учёный Р. Милликен, — если в них кое-что немного изменить, выдержали бы экзамен и ныне».
     
     
      Тит Лукреций Кар1
     
      1 Тит Лукреций Кар — римский поэт, философ-материалист, живший в I в. до и. э. (родился Лукреций приблизительно в 99 г. и умер в 55 г. до начала нашего летоисчисления). В произведении Лукреция «О природе вешей» («Де рерум натура») с гениальной прозорливостью и догадкой в стихотворной форме изложен ряд положений, ставших лишь много лет спустя достоянием науки, как, например, закон вечности материи н строение вещества из атомов. Здесь даются отдельные отрывки из первой и второй книги этого произведения.
     
      О ПРИРОДЕ ВЕЩЕЙ
     
      Речь я начну и открою вещей основное начало,
      Коим всё зиждется, крепнет, растёт и родится в природе;
      Также — во что претворяет природа все вещи по смерти.
      Это начало — материя, тельца вещей родовые,
      Как позволяю себе я назвать то в дальнейшем ученья,
      Или зачатки вещей, — подходящее также названье, —
      Или же тельца первичные, так как из них всё возникло.
     
      Первоначальное правило ставит природа такое:
      Из ничего даже волей богов ничего не творится.
      Страх суеверный однако же смертных настолько объемлет.
      Что и в вещах, наблюдаемых здесь, на земле, и на небе.
     
      Многое соизволением богов объяснять они склонны.
      Главной причины явлений добиться никак не умея.
      Раз мы уверены в том. что ничто создаваться не может
      Из ничего, то вернее поймём мы предмет изученья:
      Именно то, из чего могут веши родиться, а также —
      Где, каким образом зиждется всё без участья бессмертных.
     
      Надо заметить ещё: разлагает природа все веши
      На составные частицы, пропасть же ничто в ней не может.
     
      Не пропадает бесследно ничто, но в своём разложеньи
      Все возвращаются вещи на лоно материи снова.
     
      Как я сказал уже, из ничего не рождаются веши.
      Так же не могут они, народившись, в ничто обратиться.
      Чтоб к положеньям моим ты не начал питать недоверья
      Лишь потому, что твой глаз этих телец первичных не видит.
      Я докажу, что бывают они несомненно в предметах
      Даже тогда, когда глаз никакой их не может заметить.
      Ветра порывы, во-первых, что волны морские колеблют,
      Рушат суда величавые и облака разгоняют,
      И одновременно бурей стремительно носятся в поле,
      Ниспровергают деревья большие, высокие горы
      Точат дыханьем крушительным: так с громыханьем свирепым
      И угрожающим рокотом волны морские бушуют.
      Да, без сомненья, ветер есть тело, невидное глазу,
      Что океаны, и землю, и тучи на небе сметает,
      И увлекает внезапно порывом стремительным с места...
      Ветры, подобные волнам потока, обломки предметов
      В разные стороны мечут и сильным напором толкают,
      По временам унося их с собою в вертящихся вихрях.
      Ясно нам ныне, что ветры — тела, недоступные взору,
      Так как по действиям явным и свойствам подобны потокам;
      Эти ж последние суть, очевидно, тела по природе.
      Далее. Запахи мы ощущаем от разных предметов,
      Не замечая того, чтобы к ноздрям подступало что-либо...
      Платья, затем, на морском берегу, разбивающем волны,
      Влагу приемлют, на солнце же снова они высыхают.
      Но каким образом влага воды в них проникла, а также
      Как испарила ту влагу жара, — невозможно увидеть.
      Так на мельчайшие части свои распадается влага.
      Их же никоим мы образом глазом не можем заметить.
      Так же кольцо, что в течение долгих годов проходяших
      Носишь на пальце ты, мало-помалу становится тоньше.
      Капель паденье дырявит скалу, а сошник искривлённый
      Плуга железного тупится в пашне для глаз незаметно.
      Мы замечаем, что улицы, камнем мощёные, часто
      Стёрты ногами толпы...
     
      Но не повсюду материя в мире является тесно
      Сплочённой, так как предметы в себе пустот у заключают.
      Это узнать тебе будет полезно во всех отношениях.
      Чтоб от сомнений не впал ты в ошибку и в розысках долгих
      О содержанья вещей с недоверьем ко мне не отнёсся.
      (Есть, несомненно, в природе пустоты, пустые пространства).
      Не существуй пустоты — невозможно бы было движенье
      Всяких вещей, потому что телам постоянно присуще
      Возле себя всё теснить и оказывать сопротивление;
      Не в состоянии были б тела и вперёд подвигаться,
      Так как тела к ним ближайшие не уступали бы места.
      В самом же деле, на море, на суше, на небе высоком
      Явственно мы замечаем во всех направлениях движение
      Разнообразное; без пустоты же в природе не только
      Отнята тотчас была бы способность предметов к движенью,
      Но и родиться бы даже ничто не могло в этом мире,
      И почивала бы всюду материи плотная масса.
     
      ...Материя частью является в виде первичных
      Телец, а частью собрание телец таких представляет.
      Тельца первичные те никакою не могут быть силой
      Утеснены, так как плотностью всё побеждают своею.
     
      ...Если бы материя не была вечной, давно бы
      Весь существующий мир совершенно в ничто обратился,
      И из ничтожества снова родилось бы всё, что мы видим.
      Но, как уже раньше сказал я тебе, ничего не родится
      Из ничего и обратно не может в ничто обратиться.
      А потому несомненно бессмертны первичные тельца,
      В кои по смерти своей разложиться должно всё на свете,
      Чтобы в грядущем материю новым созданьям доставить.
      Значит, первичные тельца ввиду простоты своей плотны,
      Иначе как бы они сохраняли свою долговечность
      И от времён незапамятных миру несли возрожденье?
     
      ...Если б природа творящая не разлагала
      Всё то, что создано ею, на части мельчайшие эти,
      То из погибших вещей уж создать ничего не могла бы.
      Так как в телах, состоящих из многих частей, не бывает
      Необходимых условий материи производящей,
      Как-то: сцепленья различные, вес, столкновенья, удары.
      Также движение, через которое всё возникает.
     
      Истинно: тельца первичные все при своих сочетаньях
      Твёрдым порядком и ясным сознаньем не руководились
      И не условились раньше, какое кому дать движенье.
      Многообразно меняясь во всём бесконечном пространстве,
      Пробуя всякие роды движения и сочетаний,
      Силой ударов, толчков непрестанно они потрясались
      И, наконец, оказался в тех положеньях, в которых
      Вся совокупность вещей сотворённых находится ныне.
      Раз сообразное между телами движенье явилось,
      То они долгие, многие годы его сохраняют;
      И оттого происходит, что реками жадное море
      Воды питает свои и что солнцем согретая почва
      Новые родит плоды, процветают породы животных
      И в небесах, по эфиру блуждая, сияют светила.
     
      Движутся сами собою первичные тельца.
      Вследствие многих толчков незаметных приходят в движенье
      Тельца, которые малы и сплочены менее тесно
      И как бы больше доступны воздействию сил первобытных.
      Дальше, затем возбуждаются тельца немного крупнее;
      И таким образом всё возрастает движение, доколе
      Нашему чувству не даст себя знать в том блужданьи
      Маленьких телец, которые можем в лучах мы увидеть,
      Но от каких происходит толчков это, — нам незаметно.
     
      В этих вопросах и то не должно возбуждать удивления,
      Что при таком непрерывном движении телец первичных
      Вся совокупность вещей представляется нам неподвижной,
      Кроме существ, коим свойственно двигаться собственной силой.
      Телец первичных природа под спудом таится от чувства
      Нашего очень далеко. А всё-таки там, где не можешь
      Видеть движения ты, в виде скрытом оно происходит.
      Даже те вещи, которые можем мы видеть, от взора
      Нашего часто скрываются на расстоянии далёком.
      Часто по склонам холмов шерстоносные овцы плетутся,
      Пищу срывая обильную. Каждую там привлекает
      Зелень травы изумрудной, покрытая свежей росою.
      Сытые тут же резвятся ягнята, бодая друг друга.
      Всё это издали кажется нам как бы слившимся вместе,
      Будто пятном беловатым на поле зелёного склона.
      (О природе вещей, перев. И. Раяинского, 1933 г)
     
     
      М. В. Ломоносов
      СЛОВО О ПОЛЬЗЕ ХИМИИ
     
      В ПУБЛИЧНОМ СОБРАНИИ ИМПЕРАТОРСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК СЕНТЯБРЯ 6 ДНЯ 1751 ГОДА ГОВОРЕННОЕ МИХАИЛОМ ЛОМОНОСОВЫМ
     
      «Учением приобретенные познания разделяются на науки и художества. Науки подают ясное о вещах понятие, и открывают потаенные действия и свойств причины; художества к» приумножению человеческой пользы оные употребляют... Науки художествам путь показывают; художества происхождение наук ускоряют. Обои обшею пользою согласно служат. В обоих сих коль велико и коль необходимо есть употребление Химии, ясно показывает исследование Натуры и многие в жизни человеческой преполезные художества...
      ...Натуральные вещи рассматривая, двоякого рода свойства в них находим. Одно ясно и подробно понимаем; другие хотя ясно в уме представляем, однако подробно изобразить не можем. Первого рода суть величина, вид, движение и положение целой веши; второго цвет, вкус, запах, лекарственный силы и протчия. Первыя через Геометрию точно размерить и через Механику определить можно; при других такой подробности просто употребить нельзя: для того что первыя в телах видимых и осязаемых, другие в тончайших и от чувств наших удаленных частицах свое основание имеют. Но к точному и подробному познанию какой-нибудь вещи должно знать части, которыя оную составляют. Ибо как можем рассуждать о теле человеческом, не зная ни сложения костей и составов для его укрепления, ни союза, ни положения мышцей для движения, ни распростертня нервов для чувствования, ни расположения внутренностей для приуготовле-ния питательных соков, ни протяжения жил для обращения крови, ни протчих органов сего чуднаго строения? Равным образом и вышепоказанных второго рода качеств подробного понятия иметь невозможно, не исследовав самых малейших и неразделимых частиц, от коих они происходят, и которых познание толь нужно есть испытателям Натуры, как сами оныя частицы к составлению тел необходимо потребны. И хотя в нынешние веки изобретенные микроскопы силу зрения нашего так увеличили, что в едва видимой пылинке, весьма многие части ясно распознать можно; однако сии полезные инструменты служат только к исследованию органических частей, каковы суть весьма тонкие и невидимые простым глазом пузырьки и трубочки, составляющий твердый части животных и растущих вещей; а тех частиц, из которых состоят смешанныя материи, особливо зрению представить не могут. Например, через Хймию известно, что в киноваре есть ртуть, и в квасцах земли белой, ни сквозь самые лутчие микроскопы видеть нельзя; но когда в них тотже вид кажется. И посему познание оных только через Химию доходить должно.
      Здесь вижу я, скажете, что Химия показывает только материи, из которых состоят смешенныя тела, а не каждую их частицу особливо. На сие отвечаю, что подлинно по сие время острое исследователей око толь дальче во внутренности тел не могло проникнуть Но ежели когда нибудь сие таинство откроется, то подлинно Химия тому первая предводительница будет; первая откроет завесу внутрсннейшего сего святилища натуры. Математики по некоторым известным количествам неизвестных дознаются. Для того известныя с неизвестными слагают, вычитают, умножают, разделяют, уравнивают, превращают, переносят, переменяют и наконец искомое находят. По сему примеру рассуждая о бесчисленных и многообразных переменах, которыя смешением » разделением разных материй Химия представляет, должно разумом достигать потаеннаго безмерною малостию виду. меры, движения и положения первоначальных частиц, смешенныя тела составляющих...
      Равным образом прекрасный Натуры рачительный любитель, желая испытать толь глубоко сокровенное состояние первоначальных частиц, тела составляющих, должен высматривать все оных свойства и перемены, а особливо те, которыя показывает ближайшая ея служительница и наперсница, и в самые внутренние чертоги вход имеющая Химия; и когда она разделенный и рассеянный частицы их растворов в твердыя части соединяет, и показывает разныя в них фигуры: выспрашивать у осторожной и догадливой Геометрии: когда твердыя тела на жидкия. жидкия на твердыя переменяет, и разных родов материн разделяет и сое днняет; советовать с точною и замысловатою Механикою: и когда через слитие жидких материй разные цветы производить; выведывать через проницательную Оптику. Таким образом, когда Химия пребогатый госпожи своея потаенныя сокровища разбирает, любопытный и неусыпный Натуры рачитель оныя через Геометрию вымеривать, через Механику развешивать и через Оптику высматривать станет; то весьма вероятно, что она желаемых тайностей достигнет.
      Здесь уповаю еще вопросить желаете; чего ради по сие время исследователи естественных вещей в сем деле столько не успели? На сие ответствую, что к сему требуется весьма искусной Химик и глубокой Математик в одном человеке. Химик требуется не такой, который только из одного чтения книг понял сию науку; но которой собственным искусством в ней прилежно упражнялся: и не такой напротив того, который хотя великое множество опытов делал; однако больше желанием великаго и скоро приобретаемая богатства поощряясь, спешил к одному только исполнению своего желания, и ради того последуя своим мечтаниям, презирал случившияся с трудах своих явления и перемены; служащий к истолкованию естественных тайн. Не такой требуется Математик, который только в трудных выкладках искусен; но который в изобретениях и в доказательствах привыкнув к Математической строгости, в Натуре сокровенную правду точным и непоползновенным порядком вывесть умеет. Бесполезны тому очи, кто желает видеть внутренность веши, лишаясь рук к отверстию оной. Бесполезны тому руки, кто к рассмотрению открытых пешей очей не имеет. Химия руками, Математика очами Физическими по справедливости назваться может. По как обе в исследовании внутренних свойств телесных одна от другой необходимо помоши требуют; так напротив того умы человеческие нередко в разные пути отвлекают. Химик видя при всяком опыте разный и часто нечаянный явления и произведения, и приманиваясь тем к снисканию скорой пользы, Математику как бы только в некоторых тщетных размышлениях о точках и лимсях упражняющемуся смеется. Математик напротив того уверен о своих положениях ясными доказательствами, и чрез неоспоримый и безпрерывиыя следствия выведя неизвестныя количеств свойства. Химика как бы одною только практикою отягощенного и между многими беспорядочными опытами заблужлаюшаго презирает; и приобыкнув к чистой бумаге и к светлым геометрическим инструментам. Химическим дымом и пеплом гнушается. И для того по сне время сии две общею пользою так соединенный сестры толь разномысленных сынов по большей части раждали. Сие есть причиною, что совершенное учение Химии с глубоким познанием Математики еше соединено не бывало. И хотя в нынешнем веку некоторые в обоих науках изрядные успехи показали, однако сие предприятие выше сил своих почитают: и для того не хотят в испытании помянутых частиц с твердым намерением и постоянным рачением потрудиться; а особливо когда приметили, что некоторые, с немалою тратою труда своего и времени, пустыми замыслами и в одной голове родившимися привидениями Натуральную науку больше помрачили, нежели свету ей придали.
      (Физико-химические работы», 1923 г.)
     
     
      М. В. Ломоносов
      ПРОЕКТ О УЧРЕЖДЕНИИ ХИМИЧЕСКОЙ
      ЛАБОРАТОРИИ ПРИ ИМПЕРАТОРСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
     
      Этот проект был подан Ломоносовым в Академию наук в марте 1745 г. Программа работ, изложенная в «Проекте», поражает своей обширностью и глубиной, необычной для того времени. (Состав.).
     
      1) Для способнейшаго учреждения химических действий и опытов должно построить особливую хоромину, длиною в 6, а шириною в 4 сажени, и оную разделить на две части, из которых бы одна шириною была в 2, длиною в 4 сажени.
      2) В большей половине по середке поставить очаг с кожухом и трубою, который в длину должен быть 2, а в ширину 1,5 сажени. Кожух над очатом поставить на четырёх толстых железных прутах и укрепить на верху между потолочными брусьями на боутах. А на потолке под кровлею будет место, куда ставить посуду и класть уголье.
      3) В меньшей половине поставить шкапы и полки для поклажи разных материалов, мелких инструментов и нужных химических книг. А для зимняго времени печь и для записки химических опытов стол.
      4) Какия печи и другие нужные мелкие пристройки, посуды и материалы к тому надобны, то видно отчасти в приложенном при сем плане, а о прочем могу подать в Академию наук особливый реестр, когда оная того потребует.
      5) В химических действиях намерен я поступать таким порядком: 1. Нужныя в химических трудах употребительныя натуральный материи сперва со всяким старанием вычистить, чтобы в них никакого посторонняго примесу не было, от котораго в других действиях обман быть может. 2. Вычишенныя материи разделять, сколько можно, на те, из которых оне натурально сложены. 3. Для луч ш а го доказательства, что разделенный материи из оных простых состоят, намерен оныя снова соединять сколь возможно. 4. Разныя натуральный и сделанный материи соединять разными химическими способами для произведения новых действий и материй, который могут часто пользовать в познании натуры и к прирашению художеств. 5. Сделанные от химиков важные опыты, которые хотя и вероятны, однако несколько сомнительны, или у которых нужныя обстоятельства неточно описаны, повторять, и тем их справедливость или подлог наследовать.
      6) Я не токмо в разных авторах усмотрел, но и собственным искусством удостоверен, что химические эксперименты, будучи соединены с физическими, особливыя действия показывают. Напр., крепкая водка при распушении металлов без воздуха инако действует, нежели на воздухе. Для того было бы весьма полезно: I. Опыты, которые без воздуха делать можно, чинить в колбах или ретортах, из которых воздух вытянут; к чему можно сделать особливый небольшой инструмент, чтобы без переносу и повреждения антлии можно было и в ней прикреплять помянутые химические сосуды. 2. Самородных и сделанных материй изследовать пропорциональную тягость. 3. Части мелких материй и все, что возможно и прилично покажется, смотреть сквозь прибыльный стекла. Сверх сего к химическим опытам присовокуплять, где возможно, оптические, магнитные и электрические опыты, к чему нужные инструменты можно брать на время из физической палаты, или и нарочные к оному сделать.
      7) При всех помянутых опытах буду я примечать и записывать не токмо самыя действия, вес или меру употребляемых к тому материй и сосудов, но и все окрестности, который надобны быть покажутся, а в нужных случаях для лучшяго изъяснения присовокуплять рисунки. А все сие предлагать Академии наук в форме химическаго журнала по каждую четверть года.
      Академии наук адъюнкт Михаило Ломоносов.
     
     
      С. А. Балезин
      ВЕЛИКИЙ РУССКИЙ ХИМИК М. В. ЛОМОНОСОВ
     
      Михаил Васильевич Ломоносов принадлежит к тому кругу немногочисленных учёных в истории мировой науки, чьё имя связано с развитием ряда наук и разработкой широких научных обобщений в области естествознания в целом.
      В своей научной деятельности Ломоносов был выразителем передовых направлений современной ему науки. Он внёс неоценимый вклад почти во все отрасли знания: физику, химию, астрономию, приборостроение, геологию, географию, языкознание и историю. Он является зачинателем многих химических производств, автором фундаментальных законов физики и химии: закона сохранения массы вещества и закона сохранения энергии, — основоположником механической теории тепла и кинетической теории газов, создателем научных основ химической науки и новой области знаний — физической химии. Достигнутое им было бы достаточно для деятельности целой академии.
      А. С. Пушкин, характеризуя Ломоносова, писал: «Соединяя необыкновенную силу воли с необыкновенною силою понятия, Ломоносов обнял все отрасли просвещения. Жажда науки была сильнейшей страстью сей души, исполненной страстей. Историк, ритор, механик, химик, мннеролог, художник и стихотворец — он всё испытал и всё проник». «Он создал первый университет. Он, лучше сказать, сам был первым нашим университетом»1.
      М. В. Ломоносов — гордость русской науки, воплотивший в себе народный гений, широту и силу русского характера. Он на все века оставил своей родине пример того, как наука может и должна служить своему народу.
      Научная деятельность М. В. Ломоносова протекала в послепетровскую эпоху, которая была связана с развитием производительных сил нашей страны. В своей попытке вывести Россию из рамок отсталости Петр I строил новые заводы и фабрики, насаждал в России образование, создавал вооружение нового типа. М. В. Ломоносов писал, отмечая деятельность Петра I в области развития науки в России: «Петр I усмотрел, что нельзя ни городов надежно укрепить, ни кораблей построить, и безопасно пустить в море, не употребляя математики; ни оружия, ни огнедышащих машин, ни лекарств, поврежденным в сражении воинам, без физики приготовить».
      Бурное развитие и укрепление промышленности, торговли и техники прежде всего характеризуется увеличением количества заводов, особенно на Урале. Развитие промышленности, торговли и техники военного дела естественно вызвало интерес и потребность в развитии науки. В этот период создаётся ряд учебных заведений и научных учреждений. Так. в Москве в 1701 г. открывается Навигаикая школа для подготовки кадров по судоходному делу; в 1706 г. Первая медицинская школа, в 1711 г. Инженерная школа и в 1712 г. Артиллерийская школа; в 1721 г. в Петербурге создаётся Морская академия и. наконец, Петром I была основана и подготовлена к открытию Петербургская (впоследствии Российская) Академия наук.
      Все эти школы и академии нуждались в преподавательских и научных кадрах. Правящие классы при подготовке специалистов ориентировались прежде всего на дворянское сословие. Однако по окончании той или иной школы или академии мало кто из дворянских детей оставался работать в стенах научных и учебных учреждений. Объясняется это тем, что представители высшего сословия предпочитали военную и государственную службу, продвижение по которым давало им чины и привилегированное положение в обществе. Поэтому в качестве учителей приходилось приглашать иностранцев и обращаться к выходцам из других сословий; духовенства, чиновников и даже крестьян. Для подготовки кадров при Академии наук были созданы университеты и гимназии. Однако желающих учиться в этих учебных заведениях из числа дворян почти не оказалось. В результате этого состав первых гимназистов и студентов был исключительно недворянский.
      Это, естественно, оказывало непосредственное влияние и на состав учащихся как академического, так и открывшегося в 1755 г. Московского университета. Комплектование студентов академического университета производилось не только из числа учащихся академической гимназии. Сюда откомандировывались на учёбу приказами Сената также ученики Московской славяно-греко-латинской академии. Петербургской и Новгородской духовных семинарий и других учебных заведений России. Нередко в академический университет приглашались иностранцы. В числе их были замечательные математики Д. Бернулли и Д. Эйлер. Однако большинство членов академической коллегии не соответствовало по своей квалификации тем задачам, которые предстояло разрешить Академии наук. Химическая кафедра в доломоносов-скнй период возглавлялась случайными людьми. Так, первый профессор (академик) по кафедре химии Бюргер был доктором медицины, состоял в штате академии менее 5 месяцев (март— июль 1726 г.) и фактически к работе не приступал. Приглашённый вслед за мим на кафедру химии И. Гмелин, по специальности ботаник, химией почти не занимался.
      Вслед за этими первыми академиками-иностранцами появляется ряд первых русских академиков, научная деятельность и исследования которых приносят им мировую известность.
      Подавляющее большинство русских академиков были выходцами из разных недворянских сословий: первый русский академик М. В. Ломоносов — сын крестьянина, В. М. Северпш — сын вольноотпущенного, С. П. Крашенинников, Н. П. Соколов, Н. Я. Озерецковский, В. В. Петров, Иноходцев, Протасов, Котельников — выходцы из среды духовенства и т. д. Таким образом, в Академии наук до середины XIX в. половина состава академиков по разделу естественных наук были выходцами из духовенства, менее одной четверти — из дворян, остальные были сыновья солдат, мастеровых и крестьян. Такое же соотношение в профессорско-преподавательском составе этого периода имело место и в Московском, и других университетах. Университеты стали рассадниками наиболее прогрессивных демократических и революционных идей, что вызывало тревогу у царского правительства и правящих классов. В ранний период развития науки в России патриотические и демократические настроения наиболее ярко проявились в деятельности первого русского академика М. В. Ломоносова.
      Михаил Васильевич Ломоносов родился в ноябре 1711 г. в семье крестьянина-помора Василия Дорофеевича Ломоносова, в одном из отдалённых уголков бывшей Архангельской губернии — в деревне Денисовке, Куростровской волости, недалеко от г. Холмогор.
      В детстве Ломоносов вместе с отцом принимал участие в рыбной ловле и выполнял тяжёлую крестьянскую работу. Вместе с отцом на небольшом судне, названном «Чайкой», он побывал на Северной Двине, Белом море и Северном Ледовитом океане.
      Будучи от природы весьма наблюдательным, Ломоносов подмечал особенности жизни и природы края и быта его обитателей.
      Из рассказов поморов он узнал об удивительных костях вымерших животных, которые находили по берегам, и в своём воображении создавал фантастические образы животных, некогда населявших землю. Такие природные явления, как северное сияние, разливы Северной Двины, разрушавшие речные берега и ледяные горы Северного океана, сохранились на всю жизнь в его памяти.
      Разъезжая с отцом, он познакомился с различными производствами. Особенно большое впечатление произвели на него верфи Северной Двины, где строились военные и торговые корабли. Побывал он и на приморских солеварнях Северного моря и хорошо изучил производство соли. Поэтому понятен тот интерес к промышленности, который сохранился у Ломоносова на всю жизнь.
      Грамоте Ломоносов научился рано у своего односельчанина Ивана Шубного. Особенно увлекали его грамматика Смотрицкого и арифметика Магницкого, которые он называл «вратами своей учености». Большое влияние оказала на него арифметика Л. Ф. Магницкого, где не только излагались правила простейших математических исчислений, но и сообщались некоторые сведения по физике, геометрии, судоходству, астрономии и т. д.
      Чтение таких книг для Ломоносова было большой радостью и будило в нём непреодолимое стремление к знанию, которое он не мог удовлетворить у себя на родине. Это заставило его уйти из родного дома. Зимой 1730 г. он отправился в Москву, где поступил в основанную в 1064 г. Славяно-греко-латинскую академию. Эта академия была высшим учебным заведением в России того времени и снискала себе широкую известность. Из её степ вышли такой выдающийся учёный и педагог того времени, как Магницкий, замечательный русский сатирик Кантемир, поэт Тредьяков-ский и другие.
      Ломоносов с увлечением занимался в академии, но знания, которые он там получил, его не удовлетворили, так как в академии того времени не изучались естественные науки. Ломоносов добивался откомандирования сто во второе высшее учебное заведение России — Киевскую духовную академию. Но и она не оправдала его надежд. Неудовлетворённым возвратился Ломоносов из Киева снова в Москву. По окончании академии он в числе 12 лучших её учеников был направлен в Петербург для продления обучения в академическом университете. В университете он обучался немецкому языку, математике, риторике, географии, истории.
      В это время в Сибири работала академическая экспедиция, изучавшая природу и минеральные богатства края. Для работы в этой экспедиции требовались специалисты-химики, знакомые с основами металлургии и горного дела. Было решено подготовить таких специалистов, послав наиболее способных студентов университета за границу. Студентами, посланными в Германию, были М. В. Ломоносов, Д. 11. Виноградов, впоследствии основатель фарфорового производства в России, и Г. Райзер.
      Для освоения горного дела нужны были знания по математике, механике, физике, химии. Поэтому русские студенты сначала были направлены для обучения в Марбург к крупному естествоиспытателю и философу Христиану Вольфу с тем. чтобы, освоив эти науки, затем они отправились в Фрейберг к профессору Ген-келю, у которого и изучили бы горное и рудное дело.
      В Марбурге у Вольфа Ломоносов и его товарищи изучали математику, механику, гидростатику, гидравлику, маркшейдерское дело1, физику, логику, философию, геометрию, тригонометрию, немецкий и французский языки. Ломоносов с большим успехом изучал эти науки.
      1 Маркшейдер — специалист по съёмке планов подземных рудников и горных выработок.
      Освоив метод своего учителя философа Вольфа, к которому он всю жизнь относился с большим уважением, он не сделался его подражателем. Ему была чужда идеалистическая реакционная сторона философии Вольфа, очень близкая взглядам немецкого философа-идеалиста Лейбница. В своей работе, написанной в то время, когда он был ешё студентом, «О различии смешанных тел, состоящем в сцеплении корпускул, которую для упражнения написал Михайло Ломоносов», ясно проявилась мысль, разработкой которой он в дальнейшем занимался всю жизнь — понять и объяснить качества тел на оновании изучения свойств материальных частиц, из которых они состоят. Эта диссертация была довольно высоко оценена в академических кругах Петербурга.
      Трёхлетнее пребывание в Марбурге расширило круг знаний Ломоносова. Здесь он познакомился с достижениями европейской науки того времени, и это подготовило его к дальнейшей научной и практической деятельности.
      Нужно отметить, что Ломоносов чрезвычайно критически относился к тому, что узнавал, отбирая истинное и достойное н отбрасывая ложное и вредное. Во всех своих дальнейших работах Ломоносов всегда шёл своим путём, не изменяя своих взглядов, даже если они расходились с мнениями величайших авторитетов того времени.
      После Марбурга Ломоносов вместе со своими товарищами в 1739 г. переехал в Фрейберг в лабораторию Генкеля. Способ обучения Генкеля, а также его научные взгляды резко расходились с уже выработанными Ломоносовым взглядами, вследствие чего он скоро покинул Фрейберг и в 1741 г. возвратился в Петербург.
      Оценивая заграничную командировку Ломоносова. Б. Н. Меншуткин писал: «Он (Ломоносов) в совершенстве знал, кроме русского и церковнославянского языков, латинский, немецкий. французский, на которых свободно писал. а также мог читать книги и на других языках». Во время этой командировки Ломоносов усвоил необходимые математические сведения, философию и логику, физику, минералогию, рудные ископаемые, ботанику и зоологию; познакомился и с рядом прикладных наук, в частности с металлургией в широком смысле этого слова, начиная с рудного дела и кончая обработкой металлов и пробирным делом. Знал он и стекольное производство. мореходное дело, астрономию, географию, риторику, грамматику, историю, политическую экономию и т. д. Можно сказать, что за голы ученья Ломоносов сформировался во всестороннего учёного, с большим научным кругозором, знанием промышленности, что подготовило его в дальнейшем к самостоятельной работе.
      В январе 1742 г. Ломоносов был назначен адъюнктом академии. а в 1745 г. — профессором химии. Назначение Ломоносова профессором улучшило его материальное положение и дало возможность более широко развернуть научную и исследовательскую работу.
      Рис. 35. Титульный лист «Вольфианской экспериментальной физики».
      1 Адъюнкт — в дореволюционной России лицо, занимающее младшую научную должность, помощник профессора или академика.
     
      В этот период он переводит на русский язык курс физики своего учителя Вольфа, который вышел под названием «Вольфиаиская экспериментальная физика». При выполнении этого перевода Ломоносов столкнулся с бедностью научного русского языка того времени. Он был вынужден подыскивать слова для обозначения некоторых «физических инструментов, действий и натуральных вешей». Таким образом, Ломоносов является основоположником русской научной терминологии, которая сохранилась и до нашего времени. Такие слова, как термометр, формула, поршень, упругость, полюс магнита, преломление лучей и другие, были введены в науку Ломоносовым.
      Лаборатория, на постройку которой Ломоносов затратил много сил, нуждалась в оборудовании. Ломоносов оборудовал её не только химическими, но и физическими приборами, потому что «химик без знания физики подобен человеку, который во всем искать должен ошупом...» Здание и оборудование лаборатории было на уровне техники того времени. Эта первая химическая лаборатория стала колыбелью русских лабораторий, в первую очередь химических и физических. Здесь были разработаны основные законы этих наук и впервые в истории русской науки читался созданный Ломоносовым «Курс истинной физической химии». Здесь же были проведены работы по изучению минеральных богатств России, заложены основы химии силикатов, разрабатывались методы получения цветных стёкол, которые затем выпускались организованным Ломоносовым заводом в Усть-Рудице.
      Творческую деятельность Ломоносова можно условно разделить на три периода. Первый период — с 1741 по 1748 г., т. е. до постройки химической лаборатории. Этот период был посвящён главным образом теоретическим исследованиям в области физики.
      Второй период охватывает время от постройки химической лаборатории до 1757 г. В эти годы Ломоносов в основном занимался решением различных вопросов теоретической и экспериментальной химии.
      И. наконец, третий период — это период с 1757 г. до смерти Ломоносова. В течение этого времени Ломоносов, помимо общих занятий, уделял много времени работам п области различных прикладных наук и административной-деятельности
      Несмотря на разнообразие научных интересов. Ломоносов придавал очень большое значение споим химическим и физическим исследованиям. В своём письме Шувалопу от 4 января 1753 г. он писал: «Что же до других моих в физике и химии упражнений касается, чтобы их вовсе покинуть, то нет в том ни нужды, ниже возможности».
      В предисловии к переводу «Экспсрнметальной физики» Вольфа он писал: «Изыскание причины цветов... мне всегда было приятнее всех физических исследований, особливо же для того, что оно больше всего зависит от химии, моей главной профессии».
      Капитальные работы Ломоносова, такие, как «О нечувствительных физических частичках, составляющих тела природы», «О причине теплоты и холода», «Попытка теории упругой силы воздуха», «ЭдемщГты математической химии», «О действии растворителей» и др., характеризуют его как физика и химика, как основоположника теоретических основ химических и физических наук.
     
      Ломоносов — основоположник химической науки и атомно-молекулярной теории о роении вещества
     
      В замечательном труде «Элементы математической химии», написанном Ломоносовым в 1741 г.. чётко сформулированы положения о химии как науке, её содержании, о методе и связи химии с другими науками.
      В первом параграфе этой работы Ломоносов даёт следующее определение химии: «Химия — наука изменений, происходящих в смешанном теле, поскольку оно смешанное».
      И далее он раскрывает содержание этой науки. «Практическая часть химии состоит в историческом познании изменений смешанного тела... Теоретическая часть химии состоит в философском познании изменений смешанного тела (§ 4 и 7). Истинный химик должен быть теоретиком и практиком (§ 13)».
      Чтобы понять значение такого определения химии и её задач, необходимо напомнить, что во всех учебниках и научных работах того времени химия рассматривалась только как искусство изготовления различных веществ и описания свойств природных и искусственно полученных тел, т. е. химия была ремеслом, лишённым теоретических основ.
      Следовательно, Ломоносов первый поставил химию в ряд наук н 200 лет назад дал её определение, соответствующее современному.
      С нменгм Ломоносова связана организация лабораторно-научных исследований в России. Несмотря на явное сопротивление со стороны фактического в то время управителя академией Шумахера и возглавлявшейся им немецкой группировки, Ломоносов в 17 И г.. после семилетием борьбы с Шумахером, организовал первую в России научно химическую лабораторию, которая одновременно служи на и учебным целям.
      Сопротивление Шумахера и немецкой группировки Ломоносов объяснял следующим: «Шумахеру было опасно происхождение науки и промзножденис п профессоры природных россиян, от которых он уменьшения своих сил больше опасался, того ради учение и содержание российских студентов было в диком небрежении, по которому ясно оказывалось, что не было у него намерение их допустить к совершенству учения».
      Вся научная деятельность Ломоносова неразрывно связана с развитием химической науки в России.
      Ломоносов не только определил положение химии среди наук, но и разработал методы этой науки. Именно ом, Ломоносов (а не Лавуазье, как утверждают авторы некоторых работ по химии), первый сделал основой химической науки количественный метод. Он ввёл метод точных измерений «веса, меры и пропорций».
      «При всех упомянутых опытах, — пишет он в программе своих работ по физике и химии, — я буду примечать и записывать не токмо само действие — вес или меру употребляемых к тому материй или сосудов, но и все окрестности, которые надо бы быть покажутся».
      Достижения химической науки он связывал с решением практических задач. Эту мысль он ясно выражает следующими словами: «Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие», и поясняет её такими примерами: «Химия, выжимая из трав и цветов соки, вываривая коренье. растворяя минералы, и разным образом их между собой соединяя... тем сколько нас украсила...»1. И далее Ломоносов указывает, что ни одно художество, т. е. промышленное производство и искусство, не может обходиться без химии.
      Ломоносов не только поставил химию в ряд наук, не только ввёл количественный метод, сыгравший исключительно большую и благотворную роль в развитии химии, но и создал теоретические основы для развития этой науки. Именно Ломоносову — великому гению русского народа — принадлежит создание основ атомно-молекулярной теории строения вещества, являющейся фундаментом прогрессивного развития химической и физической науки.
      В упомянутом выше труде «Элементы математической химии» Ломоносов пишет, что все изменения тел происходят посредством движения, и далее доказывает, что без движения нельзя представить никакого изменения. В основе этого движения лежат элементы (по-современному — атомы), которые, соединяясь между собой, образуют корпускулы (молекулы по-современному). «Элемент есть часть тела, не состоящая из каких-либо меньших и отличных между собою тел». «Корпускулы есть собрание элементов в одну небольшую массу...» «Корпускулы однородны, если состоят из одинакового числа одних и тех же элементов, соединенных одинаковым образом...» «Корпускулы разнородны, когда элементы их различны и соединены различным образом или в различном числе; от этого зависит бесконечное разнообразие тел»2.
      И далее: «Начало есть тело, состоящее из однородных корпускул. Смешанное тело есть то, которое состоит из двух или нескольких различных начал, так соединенных между собой, что каждая отдельная его корпускула имеет такое же отношение частей тела, из которых тело состоит...»
      Ломоносов все физические и химические явления в природе рассматривал с точки зрения этой теории.
      Корпускулы, состоящие из элементов, находятся в движении, чем и определяются, по мнению Ломоносова, все изменения тел. Химические превращения могут быть изучены только методами математики, физики, химии, тесно связанными между собой. Он вводит впервые понятие «элемента» как простейшей частицы вещества. Вводя понятие корпускулы, он считает их сложенными из элементарных частиц. Корпускулы химически различны, если составляющие их частицы элементов различны или различно сложены. Агрегатное состояние тела поэтому определяется разным способом связи частиц.
      Таким образом, Ломоносов одной из причин различия химических веществ считает различное расположение элементов в корпускуле.
      Если мы заменим в рассуждениях Ломоносова корпускулы молекулами, а элементы атомами, то перед нами вырисовывается современная молекулярно-атомная теория строения вещества.
      Нетрудно видеть, изучая произведения Ломоносова, что все его работы по химии, физике и естественным наукам основаны на этой теории. Следовательно, Ломоносов является основоположником атомно-молекулярной теории, а не Дальтон, который лишь спустя 60 с лишним лет ввёл в химию понятие атома. Необходимо отметить, что атомистика Дальтона стоит намного ниже воззрений Ломоносова. Дальтон не поднялся до уровня идей Ломоносова, он не видел различия между молекулой и атомом.
      Так, например, у Дальтона мы читаем: «Если имеются два тела А и В, склонных соединяться между собой, то реакция будет протекать в следующем порядке: начиная с простейшего, а именно: один атом А плюс один атом В равняются двойному атому С», т. е. Дальтон рассматривает образование химических соединений как простейшее сложение атомов, а не образование принципиально нового вещества, что мы в совершенно отчётливой форме находим у Ломоносова.
     
      Ломоносов — автор фундаментальных законов физики и химии
     
      За 40 лет до Лавуазье Ломоносов открыл закон сохранения массы вещества и высказал закон сохранения энергии. Он впервые в истории науки чётко сформулировал эти законы, понимая их как единый всеобщий «естественный закон природы».
      Эти открытия являются одной из величайших заслуг М. В. Ломоносова как химика и физика.
      Первую формулировку закона сохранения веса вещества мы находим в его письме, датированном 5 июля 1748 г., к русскому академику Леонарду Эйлеру. Критикуя выводы Бойля из опытов по прокаливанию металлов, он писал: «Все изменения, случающиеся в природе, происходят так, что если что-либо прибавится к чему-либо, то столько отнимается от чего-либо другого».
      В этом письме к Эйлеру Ломоносов повторяет мысль, высказанную им в диссертации «Размышления о причине теплоты и холода» (1745): «Если не ошибаюсь, — писал он, — первый, весьма известный Роберт Бойль доказал на опыте, что тела увеличиваются в весе при обжигании и что можно сделать части огня и пламени стойкими и взвешиваемыми. Если это действительно может быть показано для элементарного огня, то мнение о теплотворной материи нашло бы себе в подтверждение твердый оплот. Однако большая часть, почти что все опыты его над увеличением веса при действии огня показывают лишь, что-либо части пламени, сожнгаюшего тело, либо части воздуха, во время обжигания проходящего над прокаливаемым телом, обладают весом»1. И далее он остроумно доказывает, что в процессе обжигания к телам присоединяется материя, однако не та, которая приписывается огню.
      Ломоносов не ограничивался только общими рассуждениями по этому вопросу, а произвёл проверку опытов Бойля во вновь организованной лаборатории Академии наук, прокаливая ме таллы в закрытых сосудах.
      Нужно отметить, что Бойль, прокаливая свинец в запаянной реторте, взвешивал реторту после прокаливания, предварительно впустив в неё воздух, и наблюдал увеличение веса металла. Исходя из этих наблюдений, он объяснил увеличение веса ме талла тем, что при обжиге участвует «теплотворная материя», которая, по мнению Бойля, настолько тонка, что проходит сквозь стенки стеклянного сосуда.
      Ломоносов поставил опыт по-иному. Он взвесил запаянную реторту с металлом до прокаливания и после прокаливания, не впуская воздуха, и обнаружил, что вес запаянного сосуда не изменяется.
      И своём докладе в 1758 г. «Об отношении количества матгпин и веса», основываясь на своих опытах, Ломоносов чётко формулирует, что в процессе обжига металла участвует воздух. «Нет никакого сомнения, — говорит он. — что частички из воздуха, текущего непрерывно над подвергаемым обжиганию телом, сое» днмяюгся с последним н увеличивают его вес». Таким образом, Ломоносов устанавливает, что прибавление веса металла при наливании есть результат соелинения его с воздухом, причём при прокаливании металла в закрытом сосуде вес его увеличивается на столько же. на сколько уменьшается вес воэдуха.
      В ежегодном отчёте о своей деятельности за 1756 г. Ломоносов. описывая свои опыты, отмечает: «Между разными химическими опытами, которых журнал на 13 листах, деланы опыты в заплавленных накрепко стеклянных сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металлов от чистого жару. Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропушения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере».
      В своём классическом труде, опубликованном в 1760 г., «Рассуждение о твердости и жидкости тел». Ломоносов вновь повторяет формулировку закона сохранения массы веществ, связывая его с законом сохранения энергии:
      «Но как все перемены. — пишет он. — в натур» случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому. Так. ежели где убудет несколько материи, то множится в другом месте. Сей всеобщий естественный закон простирается н в самые правила движении: ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оныя у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает». (...)
      Неверно утверждение о том, что Лавуазье независимо от Ломоносова открыл закон сохранения веса вещества.
      Лавуазье, блестяще образованный человек, член французской Академии наук, живший в то время, когда слава о русском учёном гремела во всём мире (Ломоносов был почётным членом Болонской и Шведской академий), не мог не знать о работах Ломоносова.
      Поэтому с уверенностью можно сказать, что, делая свои опыты с прокаливанием металлов в закрытой реторте. Лавуазье лишь повторил известные ему опыты Ломоносова. Однако он нигде не упоминает имени русского учёного. Для Лавуазье это не случайно. Так, например, он не постеснялся писать об открытии кислорода: «Этому газу, открытому почти одновременно Пристли. Шееле и мною, я намерен дать название кислорода», хотя приоритет открытия кислорода несомненно принадлежит Пристли.
      Оценивая работы Лавуазье, следует, однако, отметить, что он правильно понял основные положения Ломоносова, сумел молекулярно-кинетическую теорию газов связать с открытым Шееле и Пристли кислородом и дать кислородную теорию горения, а также обобщить в своём учебнике все достижения химиков того времени.
      Будучи мастером эксперимента, уяснив всю важность союза химии и математики, Лавуазье использовал имеющие громадное научное значение опыты Ломоносова с прокаливанием металлов. Так, 20 февраля 1772 г. он делает заметку в своей записной книжке: «Я осознал, — пишет Лавуазье, — необходимость сперва повторить опыты, сопровождающиеся поглощением воздуха, и умножить их число, чтобы, зная происхождение этого вешества. я мог бы проследить его действие в различных соединениях. С этих опытов я считаю должным начать».
      17 лет спустя после опытов Ломоносова, а именно в 1774 г, Лавуазье повторил их и пришёл к тому же заключению, что я Ломоносов.
      Лавуазье прекрасно понимал фундаментальность закона сохранения веса вешества, но он нигде явно себе его не приписывал, так как в памяти учёных того времени ещё свежи были опыты Ломоносова и выводы, которые он делал из этих опытов.
      В 1789 г. Лавуазье выпустил в свет «Начальный учебник химии», в котором обобщил мировые достижения в области химии того времени. Только здесь Лавуазье впервые, спустя 41 год после Ломоносова, привёл точную формулировку закона сохранения веса вещества, но, не приписывая открытие закона себе, он говорит о нём, как о хорошо известном и давно установленном. Говоря об этом законе на протяжении всей книги, Лавуазье поместил полную формулировку его не в начале, а лишь на 141-й странице, в главе о процессах брожения. Это является свидетельством того, что Лавуазье, как и его современники, знал о работах Ломоносова. Однако Лавуазье не указал автора этого закона.
      Учебник химии Лавуазье охватывает все существенные открытия в области химии. С появлением его для большинства исследователей отпала небходпмость обращаться к изучению научных трудов, опубликованных ранее, в особенности отдельных статей, напечатанных в старых журналах.
      Основной же причиной того, что Ломоносова «забыли», является его страстная борьба с мистицизмом и религией, его материалистические философские взгляды. Ломоносов считал, что всякое знание должно опираться на опыт и наблюдения: «Из наблюдений установить теорию, — пишет он в работе «Рассуждения о большой точности Морского пути», — через теорию исправлять наблюдения — есть лучший из всех способов к изысканию знаний». Он, следовательно, из своих опытов умел делать выводы и широкие теоретические обобщения. Ломоносов едко высмеивает тех химиков, которые дальше «пеплу и дыму» не могут ничего видеть. С исключительной убеждённостью М. В. Ломоносов верил в могущество науки и возможность познания мира. Всё это после французской революции, когда материализм вызывал «животный» ужас у господствующих классов, не могло способствовать популяризации его работ. Можно сказать, что «учёные» — представители господствующих классов сделали всё, чтобы «забыть» работы Ломоносова в области естествознания.
     
      Ломоносов — основоположник механической теории теплоты и кинетической теории газов
     
      В 1745 г. М. В. Ломоносов доложил на заседании Академии наук свою классическую работу «Размышления о причине теплоты и холода», в которой опроверг широко признанное в то время учение Роберта Войля о том, что в горении участвует особая теплотворная материя — теплород.
      Выступая против теплорода, Ломоносов доказывает, что теплота получается в результате «внутреннего движения вещества».
      «Очень хорошо известно, — пишет он в этой работе, — опубликованной в первом томе «Новых комментариев императорской Санкт-Петербургской Академии» в 1747 г., — что теплота возбуждается движением: от взаимного трения руки согреваются, дерево загорается пламенем; при ударе кремня об огниво появляются искры; железо накаливается докрасна от проковывания частыми и сильными ударами, а если их прекратить, то теплота уменьшается и произведенный огонь тухнет»1.
      Вскрывая причины этой теплоты в § 26 указанной диссертации, он доказывает, что «...движение может настолько уменьшиться, что наконец тело достигает состояния совершенного покоя — и никакое дальнейшее уменьшение движения невозможно. Следовательно, по необходимости должна существовать наибольшая и последняя степень холода (температура абсолютного нуля, как бы мы теперь сказали. — С. £.), состоящая в полном покое частичек, в полном отсутствии вращательного движения их»2.
      После подробного и весьма остроумного рассмотрения этого вопроса Ломоносов делает окончательный вывод, что причиной теплоты является «внутренне вращательное движение, связанное с материей».
      Иронизируя над сторонниками теплотворной теории, он пишет: «В наше время причина теплоты приписывается особой материи, называемой большинством теплотворной... Это мнение в умах многих пустило такие могучие побеги и настолько укоренилось, что можно прочитать в физических сочинениях о внедрении в поры тел названной выше теплотворной материи, как бы притягиваемой каким-то любовным напитком; и наоборот — о бурном выходе ее из пор, как бы объятой ужасом. Поэтому мы считаем нашей обязанностью подвергнуть эту гипотезу расследованию»3.
      1 Б. Н. Меншуткин, Труды М. В. Ломоносова по физике и химия, стр. 101.
      2 Т а м же, стр. 110.
      3 Там же, стр. 111.
      После того как Ломоносов «расследовал» эту гипотезу, от неё не осталось камня на камне. Отвечая сторонникам теплотворной теории, он утверждает, что теплота не слетает на тело неизвестно откуда, а является результатом движения мельчайших частичек, из которых состоит тело. По мнению Ломоносова, движение частиц просто и ясно объясняет расширение и сжатие, плавление и испарение тел. Теплота тел состоит во внутреннем их движении. А так как при общем движении тела не всегда рождается теплота, то оно состоит в движении частичек, ускользающих от нашего зрения, т. е. во внутреннем движении тел. Механическая теория тепла, разработанная Ломоносовым, опережает на столетие воззрения современных ему учёных. Достаточно сказать, что Лавуазье, безусловно знавший о работах Ломоносова, не мог подняться до уровня взглядов Ломоносова и в своей систематике химических элементов на одно из первых мест поставил теплород. Тот самый Лавуазье, с именем которого связывается разрушение теории флогистона, всё-таки окончательно не избавился от предрассудков своих предшественников и верил в наличие теплорода, который по существу является одним из видоизменений флогистона.
      Механическая теория теплоты стала широко известна в Европе и вызвала чрезвычайно сильные возражения со стороны многих учёных того времени, являвшихся сторонниками теплотворной теории. Немецкий физик Арнольд написал диссертацию, задавшись целью опровергнуть «нововыдуманную» теорию. Свою диссертацию он защищал 12 октября 1754 г. в Эрлангенском университете, о чём узнал Ломоносов из отчёта, напечатанного в немецкой газете «Беспристрастный Гамбургский корреспондент». «Господин Арнольд, — указывалось в этом отчёте, — совсем опровергает, принимая в свои доказательства также и господина Ломоносова, некоторые предположения, но выводя из них противное нововыдуманной теории».
      Ломоносов, ознакомившись с возражениями Арнольда, был глубоко возмущён его недобросовестностью, так как не понять существа его взглядов мог только тупой невежда или заклятый враг. Он составляет опровержение и 28 ноября 1754 г. посылает его знаменитому русскому академику Леонарду Эйлеру, жившему в то время в Берлине. Эйлер помещает ответ Ломоносова Арнольду в научном журнале, издававшемся в Амстердаме на французском языке. Сам Эйлер высоко оценил работу Ломоносова. В ответном письме на имя Ломоносова он писал: «Всякий знает, что появлявшиеся до сих пор трактаты о причинах теплоты ещё не разъяснили вполне этого предмета, а занимающиеся его исследованием заслуживают величайшей похвалы. Вас нельзя не поблагодарить за то, что вы рассеяли мрак, покрывавший доселе этот вопрос».
      В июле 1755 г. Эйлер в официальном письме в Академию наук по поводу этой работы писал: «Совсем другое дело сочинение Ломоносова о причине теплоты: всё, что другими было говорено о том, нелепо или неосновательно, и потому весьма далеко от достоверного объяснения; возражения же противников доказывают, с одной стороны, что они его мысли не поняли, а с другой — обличают их грубое невежество»1.
      Таким образом, эта работа Ломоносова не только была известна, но и вызвала большую дискуссию. Имя Ломоносова в Европе было известно ещё ранее, так как одновременно с сочинениями о природе теплоты в журнале Академии, издаваемом на латинском языке и рассылаемом всем иностранным академиям и университетам, были напечатаны ещё три статьи Ломоносова, в том числе его замечательная работа «Попытка теории упругой
      силы воздуха», в которой ом впервые дал о грот обоснованную кинетическую теорию газов.
      Следовательно, мы можем говорить не только о приоритете Ломоносова в создании механической теории тепла, основанной на молекулярно-атомистических представлениях, по и о том, что эта теории, как и другие его исследования, была в своё время хорошо известна учёным всего мира и вы кивала широкое обсуждение.
      Исходя из механической теории теплоты, Ломоносов решает такой важный вопрос физики и химии, как основы кинетической теории газов. До Ломоносова упругость воздуха объясняли особыми блуждающими жидкостями. Ломоносов фундаментально разрешает этот вопрос в своей работе «Попытка теории упругой силы воздуха». Он пишет: «Отдельные атомы воздуха, взаимно приблизившись, сталкиваются с ближайшими в нечувствительные моменты времени, и, когда одни находятся в соприкосновении, вторые атомы друг от друга отпрыгнули, ударились в более близкие к ним н снова отскочили: таким образом, непрерывно отталкиваемые друг от друга частыми взаимными толчками, они стремятся рассеяться во все стороны»1. И далее: «Воздушные атомы действуют друг от друга в зависимости от увеличения или уменьшения степени теплоты более сильным или более слабым взаимным соприкосновением».
      Объясняя упругость воздуха, он совершенно ясно и чётко утверждает, что взаимодействие атомов воздуха обусловлено только теплотой. Отсюда более тёплое тело обладает более быстрым вращением своих частиц, а последние ускоряют вращение частиц более холодного тела, причём движение последних увеличивается настолько, насколько уменьшается движение первых.
      Критикуя теорию «блуждающей жидкости», Ломоносов пишет в указанной работе: «Действительно, мы считаем излишним призывать на помощь для отыскания причины упругости воздуха ту своеобразную блуждающую жидкость, которую очень многие, — по обычаю века, изобилующего тонкими материями, — применяют обыкновенно для объяснения природных явлений. Мы довольствуемся тонкостью и подвижностью самого воздуха и ищем причину в самой материи его»2.
      Вряд ли эти высказывания Ломоносова нуждаются в разъяснениях. Чтобы оценить их, достаточно указать, что упругая сила воздуха в современной науке объясняется точно так же, как в своё время объяснял Ломоносов. Великий учёный не только открыл причины теплоты и холода, не только создал кинетическую теорию газов, но страстно боролся с противниками этих теорий за свои взгляды.
      1 Б. Н. Меншуткин, Труды М. В. Ломоносова по физике и химии, стр. 135.
      2 Там же, стр. 132.
      Теоретические основы химической науки Ломоносова постепенно выкристаллизовывались со времени заграничной командировки и окончательное завершение получили в «Слове о пользе химии», а затем в курсе, который он в 1752—1754 гг. читал студентам университета. Этот курс он назвал «Курсом истинной физической химии».
      Определяя задачи физической химии, он писал: «Физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при помощи химических операций. Она может быть названа химической философией, но в совершенно другом смысле, чем та мистическая философия, где не только не дают объяснений, но даже самые операции производят тайным образом»1.
      Название этого раздела химии «Физическая химия» явилось следствием того, что «Химик без знания физики, — как считал Ломоносов, — подобен человеку, который все искать должен ошупом, и сии две науки так созданы между собой, что одна без другой в совершенстве быть не могут».
      Ломоносов не только чётко определил задачи физической химии, не только прочитал лекции по этому курсу, но и выполнил ряд научных исследований в этой области. Особенно большой интерес представляют его работы по растворам.
      Так, определяя процесс растворения, он пишет: «Растворение имеет место, когда жидкое тело действует на твердое — или тоже жидкое — так, что последовательно разрушает сцепление его частичек и связь их с другими, присоединяет их к себе и с разрушенным и присоединенным телом образует смешанное тело. Тело, производящее растворение, у Химиков зовется растворителем»2. И далее: «Собственно растворение бывает, когда частички твердого (или жидкого) тела, погруженного в растворитель, отрываются последовательно от поверхности и распространяются в самом растворителе. Примеры имеем ежедневно, когда растворяем в воде соль или сахар»3.
      Ломоносов считал, что процесс растворения не сводится только к растворению одного вещества в другом, но растворимые вещества, вступающие в соединение с растворителями, образуют смешанное тело.
      Эта мысль о взаимодействии растворителя с растворённым в нём веществом была с предельной ясностью высказана и обоснована другим корифеем русской химической науки, Д. И. Менделеевым, в его знаменитой «Гидратной теории растворов».
      1 Б. Н. Меншуткин, Труды М. В, Ломоносова по физике и химии, стр. 388.
      2 Т а м же, стр. 402
      3 Т а м же.
      Ломоносов впервые указал на то, что растворимость изменяется с повышением температуры, что в процессе растворения, в частности, соль поглощает тепло. Это явление он объясняет, исходя из своей атомно-молекулярной теории.
      Ломоносов первый открыл, что растворы замерзают при более низкой температуре, чем растворители. В своём труде, посвящённом исследованию возможности путешествия по северным морям и исследованию «возможного прохода по Сибирскому океану в Восточную Индию», он пишет: «Морозы соляного рассолу не могут в лед претворить удобно, как одолевают пресную».
      И далее он делает такое замечание: «Мелкое перед океаном Белое море принимает в себя пресную воду из Двины, Онеги, Мезени и других меньших рек, ради слабости рассола меньшим морозам повинуясь, в лед обращается».
      Сам М. В. Ломоносов высоко ценит свои работы по растворам. В своём «Конспекте важнейших теорем», которыми постарался обогатить естественные науки, он пишет: «Основанная на химических опытах и физических началах теория растворов есть первый пример и образец для основания истинной физической Химии, где именно явления объясняются по твердым законам механики, а не на жалком основании притяжения».
      Результаты работы в области физической химии оправдывают слова Ломоносова, который писал: «Я не токмо в разных авторах усмотрел, но и собственным искусством удостоверен, что химические эксперименты, будучи соединены с физическими, особливое действие вызывают».
      Следующими главами физической химии являются созданные им механическая теория теплоты и кинетическая теория газов, о которых мы говорили выше.
      Созданная Ломоносовым физическая химия получила широкое развитие в трудах его преемников — русских учёных Т. Ло-вица, Г. Гесса, Н. Н. Бекетова, Д. И. Менделеева и др.
      Ломоносов физическую химию называет философией химии. Этим самым он подчёркивает теоретическое значение этого раздела химической науки. Значение теории он определяет следующим образом: «Из наблюдений устанавливать теорию, через теорию исправлять наблюдения — есть лучший из всех способов к исканию правды».
      К теоретическим исследованиям М. В. Ломоносова в области физической химии относятся также упомянутые работы по обоснованию низких температур.
      Исследования Ломоносова в области физической химии, а также по физике были высоко оценены передовыми учёными того времени. Леонард Эйлер, оценивая работы Ломоносова, в 1745 г. писал: «Все записки Ломоносова по части физики и химии не только хороши, но превосходны, ибо он с такой осторожностью излагает любопытнейшие,совершенно неизвестные и необъяснимые для величайших гениев предметы, что я вполне убеждён в истине его объяснения. По сему случаю должен отдать справедливость господину Ломоносову, что он обладает счастливейшим гением для открытия феноменов физики и химии и желательно было бы, чтобы все прочие академики были в состоянии производить открытия подобно тем, которые совершил Ломоносов».
      Ломоносов — зачинатель многих химических производств и первый химик-аналитик Михаил Васильевич не принадлежит к числу кабинетных учёных. Он стремился свою науку обратить прежде всего «служению новым потребностям и нуждам российского света и российского народа».
      С именем Ломоносова связано развитие фарфоровой, стекольной, металлургической, горнообрабатываюшей, соледобываюшей промышленности. Ему первому принадлежат замечательные работы в области добычи золота. Ломоносов первый в России создал мозаику, причём он здесь проявил не только своё искусство как художник, но прежде всего как химик и химик-технолог. Ломоносов в своей химической лаборатории с великим упорством производит тысячи плавок для того, чтобы разработать получение цветного стекла (смальты) для мозаичных картин. Одновременно он является изобретателем красок для окрашивания стекла и фарфора.
      В наше время, когда на наших глазах воздвигаются фабрики, заводы, когда подъём промышленности достигает гигантских размеров, когда во всех областях проявляется небывалый в истории человечества пафос труда, которым охвачен весь советский народ, невольно вспоминаются слова М. В. Ломоносова, сказанные им 200 лет назад: «Веселитесь, места ненаселенные; красуйтесь, пустыни непроходные: приближается благополучие ваше... скоро украсят вас великие городы и обильные села... Но тогда великой участнице в населении вашем Химии возблагодарить не забудьте, которая ничего иного от вас не пожелает, как прилежного в ней упражнения, к вящшему самих вас украшению и обогащению».
      Как бы для решения этих задач Ломоносов выдвигает в 1763 г. идею составления карты «о продуктах российских», в которой было бы отражено «сколько наших продуктов и прочего экономического в России родится, или на фабриках и заводах делается... Такоже определить можно карту рудокопных мест и разных яко то, железных, медных и прочих заводов, карту фабрик, мануфактур и всего того, чем российское государство избыточествует»1.
      Идея составления карты российских продуктов была задумана Ломоносовым очень широко. Он намечает составление ежегодных сводок о состоянии промышленности и всего народного хозяйства, мотивируя это тем, чтобы всякий год «получая сведения, где что упадает, удобнее можно изыскивать способы, чтобы одно место другому помогло».
      В сведениях, которые он желал получить со всех концов России от ряда правительственных учреждений, необходимо было называть не только списки всех фабрик и заводов, сообщать данные обо всех усольях и варницах, но представлять и образцы квасцов, мрамора, мела, нефти, яшмы, различные пески, минералы. Это показывает большой интерес Ломоносова к природным богатствам своей страны с целью их практического использования.
      В глинах, которые он желал получить со всех концов России, предполагалось изыскать различные металлы, в песке Ломоносов предлагал искать золото. Тогда же в связи с этим Ломоносов предлагает организовать обучение молодых людей металлургии и пробирному делу, чтобы создать специально обученные кадры для промышленности.
      К сожалению, это грандиозное по своему замыслу предприятие, одобренное Сенатом, не было осуществлено из-за преждевременной смерти М. В. Ломоносова (15 апреля 1765 г.).
      С именем М. В. Ломоносова связано развитие горнозаводского дела и металлургии. Он по праву может считаться первым учителем русских горщиков-руднознатцев и металлургов.
      Первая научная техническая книга в области металлургии и горнорудного дела «Первые основания металлургии, или рудничных дел», принадлежит Ломоносову. Этот труд не представляет только перечень различных рецептов в области металлургии, но и научно обосновывает процессы, связанные с выплавкой металла и добыванием руд. Книга по тому времени получила широкое распространение. На ней воспитывались сотни замечательных русских металлургов и горных инженеров.
      В своей химической лаборатории Ломоносов изобретает фарфоровую массу, о чём он в своё время пишет: «Трудясь многими исследованиями, изобрел фарфоровую массу». Работа по изобретению фарфоровой массы была тесно связана с работой по производству цветных стёкол. Однако Ломоносов не ограничивается только лабораторными исследованиями, а добивается в 1752 г. открытия фабрики. На этой фабрике он организует производство
      разноцветного стекла, бисера, стекляруса и других галантерейных изделий. Здесь же был выполнен первый образец мозаичной работы — портрет Петра I.
      Интересно отметить, что Ломоносов, как только была построена фабрика, организует при ней химическую лабораторию, которая выполняет функции, говоря современным языком, заводской лаборатории. В этой лаборатории Ломоносов сам и его ученики выполняют ряд аналитических работ, связанных с изготовлением новых масс, и производят тысячи опытных плавок стёкол. Здесь был разработан состав цветного хрусталя, а также печей «для приготовления крепких водок (кислот) и других припасов».
      Ломоносову принадлежит создание и «Основ аналитической химии», ибо первым и единственным химиком-аналитиком в то время в России был сам Ломоносов. В своей лаборатории он исследует образцы соли, поташа, пороха, селитры и различные руды.
      Большинство химических анализов было выполнено Ломоносовым по заданию правительственных учреждений. Так, им были подвергнуты сравнительному анализу илецкая, астраханская, печорская, пермская и другие соли. В рапорте от 2 февраля 1745 г. он сообщает о результатах своих анализов: «Сего февраля 2 числа даны мне из оного Кабинета (Кабинета императрицы. — С. Б.) разные соли для пробопания их крепости и доброте одной против другой, также Гирьясской слюды, и оные соли и слюда мною опробированы, а в пробе явились следующей крепости и доброты». В этом рапорте он подробно описывает результаты проб и методику анализов.
      В трудах Академии наук имеются документы о том, что академик Ломоносов опробовал краски, поташ, соду и разные руды.
      Анализируя краски, Ломоносов сам создаёт краску типа берлинской лазури и др. Краски Ломоносова получили заключение: «Оные в малярном деле годны, особливо светлые и голубые... они в деле годятся».
      Большой интерес представляют работы Ломоносова в области исследований добычи золота. Он выступает как великий новатор золотой промышленности. Эта сторона его деятельности, недостаточно отмеченная исследователями, представляет большой теоретический и практический интерес. Ломоносов первый пришёл к мысли, что рассыпное золото можно добывать из песков в очень многих местах России. Он предложил новый способ извлечения золота из золотоносных песков и создал теорию образования рассыпного золота, указав, что после открытия золотоносного песка нужно искать коренное месторождение золота, поднимаясь вверх по рекам. Однако на четкие указания Ломоносова в своё время не обратили внимания, и только в последнее время они нашли своё развитие в работах русских золотоискателей.
      Ломоносов ревностно заботился о просвещении и подготовке кадров в области промышленности. Он организовал обучение пробирному делу, заботился о создании химических лабораторий. Первая лаборатория была им, как известно, организована при Академии наук в 1748 г., затем в 1752 г. при Уеть-Рудицкой фабрике и, наконец, домашняя лаборатория, созданная нм при своей квартире в новом доме на Мойке.
      Глубокие научные исследования М. П. Ломоносова связаны с неустанными заботами о развитии промыслов в России.
      «Рачения и трудов для сыскання металлов требует пространная и изобильная Россия, — говорит он в своём слове «О пользе химии». — Мне кажется, я слышу, что она к сынам своим вешает. Простирайте надежду и руки ваши в мое недро, и не мыслите, что искание ваше будет тщетно... Химическое искусство в средину гор проникнет и что в них лежит без пользы очистит для умножения нашего блаженства; и сверх сего своего сильного в Металлургии действия, иные полезные тебе плоды принести потшится».
      Создатель теоретических основ горнорудного дела и металлургии, зачинатель стекольного и фарфорового производства, изобретатель фарфоровой массы и производства цветных стёкол и красок, исследователь солеварных промыслов, новатор в области золотой промышленности, мастер пробирного дела и первый химик-аналитик — вот краткая характеристика деятельности Ломоносова в области промышленности.
      М. В. Ломоносов является инициатором и поборником просвещения среди широких масс населения для того, чтобы, как он пишет, «в Академии были не иностранцы, а природные россияне».
      Он не мог мириться с засилием иностранцев в академии. В своём письме на высочайшее имя он писал: «Когда будет довольство учёных людей, тогда ординарные и экстраординарные академики и адъюнкты быть должны природные россияне по доброму примеру Парижской Академии, где все академики природные французы».
      Он прилагал много усилий для того, чтобы создать в России университет. В своём письме Шувалову по этому поводу он писал: «Приращению наук, следовательно к истинной пользе и славе отечества открытие университета совершенно необходимо». И он добился в 1755 г. открытия первого русского университета в Москве. Этот университет, носяший сейчас имя Ломоносова, прославил результатами своих исследований, которые были выполнены в его стенах, русскую науку и осуществил заветную мечту Ломоносова об истинной пользе и славе отечества.
      Великий сын русского народа всю свою жизнь посвятил служению народу. Имя В. М. Ломоносова является символом патриотизма, образцом служения народу и примером самоотверженной борьбы за науку.
     
     
      К. А. Тимирязев
      ДИФФУЗИЯ
     
      Физика учит нас, что частицам вещества присуще движение, что мы не знаем материи без движения. Это движение всего яснее обнаруживается в жидком и особенно в газообразном состоянии вещества. Частицы газообразного вещества одарены быстрым движением, они стремятся вразброд, стремятся рассеяться в пространстве, занять все места, ещё ими не занятые, и это продолжается до тех пор, пока они не распределятся равномерно во всём доступном им пространстве. Эта способность, это стремление вещества распространяться, рассеиваться в пространстве называется диффузией. Убедиться в существовании явлений диффузии очень легко, особенно над газообразными или летучими веществами. Стоит мне плеснуть на воздух небольшое количество эфира, и тотчас же в ближайшем соседстве, а потом и в отдалённейших углах залы будет ощутителен всем знакомый запах гофманских капель. Эфир превратился в пар, и этот пар рассеялся по всей зале. Нетрудно также обнаружить и диффузию жидкостей: стоит вспомнить, вероятно, многим знакомый опыт с водой и вином; если на поверхность воды осторожно налить красного вина, то обе жидкости образуют два ясно между собой разграниченных слоя. Но мало-помалу резкая граница между ними исчезает, — вино проникает в воду, вода в вино; обе жидкости смешиваются. Тот же опыт мы можем видеть здесь в ещё более наглядной форме (рис. 41). Вот две почти бесцветные жидкости, которые, будучи слиты вместе, дают жидкость кровавокрасного цвета. В этот узкий и длинный сосуд на дно налита тяжелейшая из двух жидкостей, а поверх её, соблюдая известные предосторожности, налита вторая, более лёгкая. На границе их образовался узкий, как черта, слой красного раствора, но с течением времени эта узкая, едва заметная красная полоска будет расти и под конец лекции превратится в поясок шириной в несколько пальцев, а по прошествии нескольких часов или, может быть, дней вся жидкость окрасится равномерным красным цветом. Обе жидкости, очевидно, взаимно проникаются, а это зависит от невидимого, но присущего их частицам движения, от их стремления рассеиваться в пространстве, потому что иначе мы не можем себе объяснить, каким образом, вопреки действию тяжести, легчайшие частицы опускаются вниз, а тяжелейшие поднимаются наверх. Различные вещества обладают этой способностью к рассеянию, к диффузии, в весьма различной степени; другими словами, частицы различных веществ движутся с различной скоростью. Это всего легче можно показать на газах. Этот сосуд (рис. 40) из слабо обожжённой и очень пористой глины а в нижней своей части соединён со стеклянной трубкой б, погружённой нижним концом в подкрашенную красной краской воду. Сосуд вместе с трубкой содержит воздух. Цель этого прибора состоит в том. чтобы обнаруживать малейшее изменение в объёме воздуха, заключённого в сосуде и трубке. Если объём почему-либо увеличится, то воздух начнёт выделяться в виде пузырьков через эту окрашенную жидкость. Обратно — если объём воздуха в приборе уменьшится, то окрашенная жидкость поднимается в трубке. Ни того, ни другого пока не происходит, потому что воздух внутри и снаружи прибора один и тот же. Но если мы окружим этот сосуд другим воздухом, другим газом, то, очевидно, между двумя газами, через пористую, проницаемую для них стенку произойдёт взаимный обмен; каждый будет стремиться рассеяться в другом. Но, очевидно, если оба газа стремятся рассеяться, а частицы их движутся с различной скоростью, то в приборе произойдёт временное изменение объёма, увеличение или уменьшение, смотря по тому, который из газов движется быстрее. Одним словом, здесь произойдёт то же самое, что через несколько минут произойдёт в дверях этой залы. Положим, что в настоящую минуту в зале находится триста лиц; положим, что из них сто, соскучившись слишком затянувшейся лекцией, с нетерпением ждут её конца, чтобы поспешить выйти, а там, за дверями, стоят сто других лиц, желающих проникнуть в залу для следующей лекции. Если одни будут выходить с такой же поспешностью, с какой другие будут входить, то число лиц в зале ни на минуту не изменится; если же лица входящие, не утомлённые часовым напряжённым состоянием, окажутся энергичнее, то в первую минуту число лиц в зале возрастёт, она переполнится, и только немного спустя, когда выйдут желавшие уйти, число присутствующих опустится до прежних трёхсот. Точно так же и здесь, если я окружу этот пористый сосуд газом, частицы которого б"удут быстрее проходить внутрь сосуда, чем частицы заключённого в нём воздуха будут выходить наружу, то на время в сосуде окажется более частиц газа, чем он может вместить, и избыток газа станет выделяться пузырьками из конца трубки. Я беру стеклянный колокол, наполненный водородом; так как этот газ легче воздуха, то его можно удержать некоторое время в сосуде, обращённом отверстием вниз. Я надвигаю этот колокол с на пористый сосуд а. Внутри сосуда обыковенный воздух, снаружи, под колоколом, — водород; если частицы водорода одарены более быстрым движением, чем частицы воздуха, внутренний объём газа должен увеличиться; и вы видите и слышите, как пузырьки газа булькают через окрашенную жидкость п рюмке. Теперь я снимаю колокол; условия совершенно извращаются: водород находится теперь внутри сосуда, воздух — снаружи; водород стремится наружу, воздух — внутрь, но частицы водорода движутся быстрее частиц воздуха, в приборе происходит уменьшение объёма, и вы видите, как быстро поднимается в трубке б столб красной жидкости.
      Итак, газы ещё более, чем жидкости, способны к диффузии, т. е. способны проникать всюду, где их ещё нет. Этот водород устремился в сосуд только потому, что его там не было, и устремился вон из сосуда только потому, что его нет в воздухе этой залы. Точно так же всякое газообразное тело, а равно и тела, растворённые в жидкостях, спешат занять всё доступное им пространство, распределяясь в нём равномерно.
     
     
      Л. М. Сморгонский
      ДЖОН ДАЛЬТОН И ЕГО УЧЕНИЕ ОБ АТОМАХ
     
      Новая эпоха начинается в химии с атомистики (следовательно, не Лавуазье, а Дальтон — отец современной химии)...
      (Ф. Энгельс, Диалектика природы, 1948, стр. 238.)
     
      В тяжёлых условиях протекала жизнь человека, которого Энгельс назвал «отцом современной химии».
      Джон Дальтон (правильнее читать Долтон) родился в небольшой английской деревушке в семье бедного ткача 6 сентября 1766 г. Уже с ранних детских лет он принуждён был собственным трудом зарабатывать себе на пропитание. До 11 лет он учится в местной деревенской школе, а уже в 12-летнем возрасте сам становится в ней учителем.
      Всеми своими знаниями он был обязан исключительно самообразованию. Переходя из школы в школу, он, уча других, учится сам. Свободное от занятий в школе время он посвящает основательному изучению латинского языка, математики и естественных наук. В 1793 г., в возрасте 27 лет, он переезжает в крупный промышленный центр — город Манчестер. Шесть лет он преподаёт математику в небольшой средней школе, а когда школа переводится в другой город, он добывает себе средства к жизни частными уроками и чтением публичных лекций.
      Незадолго до приезда Дальтона в Манчестере было организовано местными учёными литературное и философское общество. В 1794 г. Дальтон избирается членом этого общества и принимает деятельное участие в его работе. В журнале Манчестерского института были напечатаны главнейшие научные труды Дальтона.
      Лишь на склоне лет скромный учитель получает всеобщее признание как учёный и научные почести. В 1816 г. он избирается членом-корреспондентом Французской Академии наук, а в 1822 г. — членом Королевского Общества (Английская Академия наук). 26 июля 1844 г. Дальтон сделал последнюю запись в дневнике наблюдений над погодой, который он вёл регулярно изо дня в день в течение 57 лет, а 27 июля 1844 г. скончался.
      Главнейшая научная заслуга Дальтона заключалась во введении в химию атомного учения и в открытии атомных весов.
      Дальтон не был первым учёным, который пытался применить учение древних философов об атомах к объяснению химических явлений.
      Из предшественников Дальтона наиболее последовательно развивал в химии атомное учение М. В. Ломоносов. Но в то время, когда Ломоносов разрабатывал своё учение, наука не располагала достаточным числом фактов, на которые можно было бы опереться, чтобы довести начатое им дело до конца и полностью перестроить химию на основе атомных представлений. Как и многие другие открытия Ломоносова, его атомное учение не было оценено его современниками и было вскоре забыто.
      В гораздо более благоприятную эпоху для их признания были опубликованы работы Дальтона. За 50—60 лет, разделяющих учение Дальтона от учения Ломоносова, химическая наука обогатилась громадным числом новых открытий. Прежде всего был открыт мир разнообразных газов, которые ранее рассматривались большинством учёных как видоизменения обыкновенного воздуха. Был установлен сложный состав воды и воздуха, которые во времена Ломоносова считались простыми веществами.
      Количественные измерения, о которых горячо ратовал Ломоносов, начали планомерно применяться в химии и принесли свои плоды: были твёрдо установлены и подтверждены на многочисленных опытах законы сохранения веса веществ при химических реакциях и постоянства состава химических соединений.
      Теория флогистона, господствовавшая при жизни Ломоносова, была опровергнута точными опытами. В химии утвердилось понятие об элементах как о неразложимых далее веществах. Но громадное число отдельных фактов и открытые опытным путём законы оставались необъединёнными и необъяенёнпыми. Каким образом связать между собой химические законы? Должна ли химия иметь дело с каждым из них в отдельности, или же она может создать такую теорию, из которой сами собой вытекали бы законы химических реакций? Само развитие химической науки диктовало необходимость разработки такой теории, с помощью которой можно было бы предсказывать явления, а не производить наблюдения и опыты вслепую.
      К началу XIX в., таким образом, была полностью подготовлена почва для повторного введения в химию атомного учения и его успешной разработки.
      С самого начала научной деятельности Дальтона его внимание было сосредоточено на физических и химических свойствах газов.
      После блестящих и поражающих ум открытий в конце XVIII в. внимание учёных было привлечено к газам, как в наши дни к внутриатомным превращениям.
      Начав с наблюдений над атмосферными явлениями, Дальтон вскоре перешёл к опытам и наблюдениям над давлением газов, расширением газа от нагревания и растворимости газов в различных жидкостях.
      По Дальтон имел обыкновение не ограничиваться только исследованием одной внешней стороны явлений. Дальтон придавал большое значение точным опытам. Вместе с тем он считал, что одним описанием фактов наука не может ограничиться. «Факты и опыты, касающиеся любого предмета, никогда не оцениваются в достаточной мере до тех пор, пока в руках какого-либо искусного наблюдателя они не лягут в основу теории, при помощи которой мы сможем предсказывать результаты и предвидеть последствия опытов, до этого момента ещё не производившихся. Так, трудолюбивый экспериментатор наших дней в поисках закона тяготения счёл бы, пожалуй, необходимым углубиться чуть ли не до центра земного шара, чтобы найти там изменение тяготения, если бы величественные рассуждения Ньютона не предсказали бы заранее искомые результаты и не избавили бы его от предприятия столь бесплодной и бесконечной работы».
      Для того, чтобы разработать теорию газов, нужно представить себе их внутреннее строение. Оно рисуется Дальтону следующим образом: «В моём воображении сосуд, наполненный какой-нибудь чистой эластической жидкостью (гак тогда называли газы), представляется мне наполненным чем-то вроде мелкой дроби». Однако Дальтон не ограничивается только тем, что составил себе ясное представление о строении газов, которое явилось результатом его отвлечённых размышлении: он постарался сблизить и согласован) это воображаемое строение с многими фактами, в действительности наблюдаемыми у газов. Так, он нашёл, что при одной н той же температуре и давлении вода растворяет разные объёмы разных газов. Он объяснил это тем, что частички различных газов, наподобие мелких дробинок, проникают между частичками воды, растворяются в ней до тех пор, пока для них есть свободное место.
      «По почему же, — спрашивал он сам себя, - если это представление о газах верно, почему же вода не растворяет все газы в одинаковой степени?» На этот вопрос Дальтон дал ответ, имеющий громадное значение для химии: «Я почти убеждён, что это различие зависит or веса и числа самых мельчайших частичек, из которых состоят газы; одни из них, будучи самыми лёгкими и простыми, растворяются с трудом, другие же как раз тем легче растворяются, чем больше возрастают их сложность и вес».
      К этому ответу он присоединил ещё одно положение, которое оказалось очень важным для дальнейшего развития химической науки: «Исследования над определением относительных весов мельчайших частичек тел, насколько мне нзпестно, являются совершенно новой задачей. Мне удалось впервые произвести эти исследования н с совершенно неожиданным замечательным успехом. В этом сообщении я не могу входить в изложение приёмов, на основании которых произведено исследование, но я зато могу сообщить теперь же результаты, по крайней мере те, которые, как кажется, подтверждаются моими опытами».
      Дальтон прилагает к этому «таблицу относительных весов мельчайших частичек газообразных и других тел». Этот список представляет собой первый пример того, что мы теперь называем «таблицей атомных весов».
      В дальнейшем Дальтон распространяет свою теорию на псе вещества — не только газообразные, но и жидкие, и твёрдые. Ои изложил её в книге «Новая система химической философии», первый том которой был издан в 1808 г.
      Дальтон предполагает, что каждое вещество, жидкое, твёрдое или газообразное, имеет зернистое строение. По что же такое в точности обозначает «зернистое строение»?
      Единственно только то, что определённое пещество заполняет пространство так, как наполняют бочку яблоки, а не как наполняет форму студень. По этому предположению, если бы кто-нибудь мог рассмотреть небольшую часть какого-нибудь вещества, скажем поды, при необычайно большом увеличении, то он увидел бы необозримую кучу чрезвычайно мелких частичек воды, собранных вместе не вплотную, а с промежутками. Таким обраэом, зернистое строение дало бы совершенно такую же картину, как дальтоновский сосуд, наполненный очень мелкой дробью.
      Затем Дальтон предполагает, что каждое отдельное зерно какого-нибудь чистого вещества до мельчайших подробностей сходно со всяким другим зерном того же вещества, сходно по весу и по всем другим свойствам. Дальтон пишет: «Одинаковы ли между собой первичные частицы вещества, такого, как вода, т. е. имеют ли одинаковую форму, вес и т. д.? Из того, что известно, мы не имеем никакого основания предполагать различие в этих особенностях. Р.дна ли можно себе представить, каким образом совокупность неодинаковых частиц может быть повсюду столь одинаковой. Рели бы некоторые частицы воды были бы тяжелее других и если бы часть жидкости по какому-либо случаю состояла главным образом из этих более тяжёлых частиц, то следовало предположит!., что это повлияло бы на удельный вес всей массы, но такого случая до сих пор неизвестно. Подобное же замечание можно сделать относигельно других веществ. Поэтому мы можем заключить, что первичные частицы всех одинаковых тел совершенно одинаковы по виду, форме и т. д. Другими словами, каждая частица воды подобна любой другой частице воды; каждая частица водорода подобна любой частице водорода и т. д.».
      «Мельчайшие первичные частицы вещестиа» Дальтон назвал атомами. Частицы простого вещества он назвал «простыми атомами», а частицы сложных веществ -- «сложными атомами». «Сложные атомы» мы теперь называем молекулам».. Сложные атомы (молекулы) состоят из простых атомов. Но прЧтые атомы Дальтон считал неделимыми, их нельзя разрушить и их нельзя создан, вновь; атом одного элемента не может превратиться в атом другого. «Химический анализ и синтез, — писал Дальтон, — идёт не далее, чем до отделения атомов друг от друга и их воссоединения. Никакое новое создание и разрушение материн не может быть достигнуто химическим действием. Мы могли бы с таким же успехом попыгап»ся внести в солнечную систему новую планету или уничтожить одну из уже существующих, как и создать или уничтожить частицу водорода. единственные изменения, которые мы можем произвести, состоит и отделении соединённых друг с другом атомов или в их присоединении друг к другу».
      Так как атомы не уничтожаются и не возникают при химических реакциях, то становится понятным, почему вес вещества до реакции равен весу вещества после реакции.
      Положение о неразрушимости атомов было принято в науке до конца XIX в., когда были открыты так называемые ядсрмыо превращения, при которых один элемент превращается в друга А или другие.
      По ни Дальтон, ни его наиболее дальновидные последователи не понимали неделимости атома в абсолютном смысле. Атом какого-либо элемента неделим и неразрушим в пределах тех же условий, в которых остаётся неизменяемым и самый элемент, весь наш опыт говорит о том, что элементы, а следовательно, и атомы, не изменяются при химических реакциях. Это не значит, что не существуют такие процессы в природе, при которых разрушаются или образуются вновь «простые атомы», но такие процессы нужно рассматривать уже не как химическую реакцию, а как особый, отличный от химической реакции, вил превращения материи. Такой вид превращения материн теперь хорошо известен он называется ялерным превращением. Ялерные превращения протекают совершенно независимо от химических реакций и изучаются особой наукой я черной физикой.
      Но во времена Дальтона ялерные превращения не были известны. и поэтому атомы им рассматривались как предел дробления материи. Итак, по Далыону, все агамы одного и того жг элемента далее не разложимы на более простые чаепщы; они абсолютно неразличимы между собой и. в частости, совершенно одинаковы по весу. Зато атомы различных химических племен» тов имени различный вес.
      Простые агамы Дальтон условно июбражал в виде кружков (рис U). а сложные как соединение этих кружков (рис. П).
      Теория Далыпнл даёт простое объяснение закону посганнстип состава Действительно, «сложные атомы» (молекулы) одною и того же вещества одинаковы, значит они состоят из одного и того же числа одних н тех же простых атомов.
      Г.слн молекуле данною соединении образует определённое Число атомов элемента, а каждый атом имеет свой определенный вес. го ясно, что весовой состав всею соединении должен быть строго определенным.
      С помощью атомного учении Дальтону удалось не только просто объяснить уже известные законы химии, но и открыть новый закон. Этот закон относится к количественному составу галличных соединений, образованных одними и теми же элементами.
      По времена жг Дальтона уже было твёрдо установлено, что рлиичные вещества могут иметь одинаковый качественный состав, т. е. состоять из одних и тех же элементов, но отличаться друг от друга по своему количественному составу.
      Примером могут служить угарный газ и углекислый газ. Они резко отличаются друг от друга по свойствам: углекислый газ почти в Р/г раза тяжелее воздуха, а угарный газ легче воздуха; угарный газ горит на воздухе, а углекислый газ не горит; углекислый газ гораздо лучше, чем угарный газ, растворим в воде; углекислый газ мутит известковую воду, а угарный газ не вызывает её помутнения; угарный газ сильно ядовит и т. д. Между тем и угарный газ, и углекислый газ состоят из одних и тех же элементов — углерода и кислорода. Но при одинаковом качественном составе эти два соединения углерода с кислородом отличаются своим количественным составом.
      Ещё Михаил Васильевич Ломоносов предполагал, что молекулы сложных веществ (корпускулы, как он их называл) могут отличаться друг от друга не только тем, что они состоят из разных атомов, но и числом атомов. Однако факты, которые могли бы подтвердить это предположение, ещё не были известны.
      Закон, которому подчиняется количественный состав различных соединений, образованных одними и теми же элементами, непосредственно вытекает из атомного учения Дальтона.
      Предположим, что имеется какое-либо соединение, молекулы которого состоят из одного атома Л и одного атома В. Допустим, что к молекуле АВ будет присоединён ещё один атом В. Тогда мы получим молекулу другого вещества ЛВ2.
      Очевидно, что в этом новом соединении на одно и то же весовое количество элемента А будет приходиться вдвое большее количество элемента В, чем в соединении АВ. Мы можем предположить и возможность образования и соединения АВ3 и А2Вл и т. д. Во всех этих соединениях весовые количества элемента В, приходящиеся на одно и то же количество элемента Л, должны относиться между собою, как простые и целые числа, потому что атомы не могут входить в соединения половинками, четвертушками, восьмушками и т. д. В этом и заключается суть предсказанного и подтверждённого на опыте закона Дальтона.
      Действительно, в угарном газе на 3 весовых части углерода приходится 4 весовых части кислорода, а в углекислом газе на 3 весовых части углерода — 8 весовых частей кислорода, т. е. ровно в 2 раза больше.
      Другим примером, исследованным Дальтоном, может служить весовой состав некоторых кислородных соединений азота: в закиси азота на 7 весовых частей азота приходится 4 весовых части кислорода, в окиси азота на 7 весовых частей азота приходится 8 весовых частей кислорода, а в двуокиси азота на 7 весовых частей азота 16 весовых частей кислорода; 4 так относятся к 8 и к 16, как 1:2:4.
      Мы видим, что учение Дальтона с поразительной лёгкостью и простотой объясняет громадное число фактов. Пет ничего удивительного в том, что учение Дальтона прочно привилось в химии. Можно считать, что громадная часть успехов, достигнутых химией в XIX столетии, объясняется тем, что химики не ограничивались одним только накоплением всё новых и новых груд опытных данных, но постоянно стремились их использовать в свете атомного учения. Этим путём удалось достигнуть удивительных успехов: для целого ряда весьма сложных по своему составу молекул химики смогли получить представление и о том, каким именно образом атомы связываются между собой в этой молекуле, а в отдельных случаях даже о том, как эти атомы располагаются в пространстве.
     
     
      Я. Л. Гольдфарб
      МОЛЕКУЛЯРНОЕ СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВ
     
      Является ли вещество сплошным или в нём имеются промежутки? Для разрешения этого вопроса нам важно вспомнить некоторые факты из физики. Из фактов, относящихся к газам, очень важным является тот, что всякий газ может был сжат в весьма сильной степени. Нажимая поршнем на находящийся в цилиндре газ (рис. 44), мы можем уменьшить его объём во много раз. В приборах, выдерживающих сильное давление, можно сжать кислород до объёма, в 200 раз меньшего, чем объём, занимаемый этим самым количеством газа при нормальных условиях.
      Когда мы сжимаем газ, количество его остаётся неизменным, так как выхода для газа нигде нет. Вместе с тем мы видим, что объём, занимаемый газом, при этом всё время уменьшается. Куда же девается газ при сжатии? Где умещается, например, тот газ, который до сжатия занимал объём а б (рис. 44). Ясное дело, что эта часть газа при сжатии была как бы вдавлена в ту часть газа, которая занимала объём а в.
      Но тогда это указывает, что газ не сплошь заполняет занимаемое нм пространство, что в нём есть какие-то промежутки, в которых могут расположиться частицы такого же или другого газа. Существование промежутков между частицами газов особенно ясно обнаруживается при наблюдении диффузии газов. Мы знаем, что пары брома проникают в находящийся над ними воздух, совершенно равномерно окрашивая его. Это указывает также на то, что пустые промежутки находятся не в каком-либо одном месте газов, а распределены равномерно по всей его массе.
      Если в газе имеются промежутки между частицами, то, очевидно, частицы этого газа отделены друг от друга. Далее, из того, что газ может быть очень сильно сжат, мы заключаем, что сами частицы занимают очень незначительный объём по сравнению со всем объёмом, занятым газом.
      Если существование промежутков в газах, отделяющих частицы газов друг от друга, не вызывает у нас сомнений, то может показаться странным утверждение, что такого рода промежутки существуют также в жидких и твёрдых веществах. Однако го, что нам известно об этих веществах, убеждает нас в том, что это действительно так. Доказательством может прежде всего служить способность таких веществ сжиматься и расширяться. В приборчике, изображённом на рисунке 45, мы можем проверить способность жидких веществ к сжатию и расширению.
      В пробирку до самого края наливают одну из жидкостей — спирт или керосин. Затем закрывают пробкой с трубкой так, чтобы вся пробирка осталась заполненной жидкостью и чтобы часть её вошла в трубочку. При помощи каучукового колечка отмечают уровень жидкости в трубочке, помещают пробирку в охладительную смесь или в ледяную воду. Очень скоро можно заметить, что жидкость, охлаждаясь, уменьшается в объёме.
      Рассуждая здесь, как и в случае газов, мы приходим к тому убеждению, что и в жидкостях имеются промежутки, не заполненные веществами. Точно так же и диффузия веществ в жидкости служит доказательством этого. Ясно, что одно вещество может проникнуть в другое лишь в том случае, если последнее не является сплошным. Если бы вещество было сплошным, не имело бы промежутков, то другое вещество не могло бы в нём поместиться, ибо одно и то же пространство не могут занимать одновременно два тела.
      Уже на основании того, что такие вещества, как марганцевокислый калий и медный купорос, равномерно распределяются в воде, мы можем утверждать, что и твёрдые вещества построены из отдельных частичек, которые и располагаются между частицами воды.
      Но и другие данные подтверждают это. Нам придётся здесь ограничиться только лишь описанием соответствующих опытов, так как самим убедиться в этом на опыте так легко и просто, как мы это сделали для жидких и газообразных веществ, невозможно.
      Опыты эти заключались в том, что два куска различных металлов, например золота и свинца, плотно прижимались друг к другу. Когда через несколько лет исследовали эти куски, то оказалось, что частицы золота проникли вглубь свинца на 5 мм. и свинец проник в золото. Процесс проникновения частиц одного металла в другой идёт медленно при обыкновенной температуре, но его можно значительно ускорить, повышая температуру.
      Вот ещё один интересный опыт, доказывающий, что и твёрдое вещество состоит из отдельных частиц.
      Во второй половине XVII в. в Италии флорентийские учёные, желая выяснить вопрос, сжимается ли вода, поставили следующий опыт: они -наполнили серебряный шар водой, герметически его закрыли и били по нему молотком. Если, — рассуждали они, — вода сжимается, то в шаре должны появиться вмятия, если же их не будет, то вода несжимаема. Серебряный шар получил впадину (но не трещины), но вопрос о сжимаемости воды этими учёными всё же не был решён1, потому что было обнаружено совершенно неожиданное для того времени явление: вода выступила через серебряные стенки шара наружу. Так обнаружилось существование промежутков между частицами серебра.
      На основании ряда различных опытов было доказано, что вещества состоят из частиц, отделённых друг от друга промежутками. Пользуясь этими же опытами, можно убедиться в том, что эти частицы не находятся в покое, а всё время движутся.
      В самом деле, в явлениях диффузии мы наблюдали самопроизвольное, не вызванное какими-нибудь внешними причинами, например сотрясениями, распространение вещества. Объясняется это явление тем, что частицы, из которых состоят вещества, находятся в постоянном движении. Движением же частичек объясняется способность газа занимать всё предоставленное ему пространство. Если, к примеру, поднять поршень цилиндра, в котором находится газ, то мы не получим под поршнем пустого пространства, так как газ будет расширяться по мере движения поршня вверх, и освободившийся объём будет тотчас же заполнен находящимся в цилиндре газом. Способность газа или пара расширяться не имеет предела: если мы откроем цилиндр, то газ распространится по всему окружающему пространству. Потому-то и нельзя хранить газы в открытых сосудах, даже если они тяжелее воздуха.
      Испарение веществ может служить указанием, что движутся не только частицы газообразных, но и жидких и твёрдых веществ. Если поместить в одном месте какое-нибудь пахучее вещество — жидкое (например, керосин) или твёрдое (например, нафталин), то запах его распространяется на значительное расстояние. Это указывает на то, что частички вещества рассеялись в воздухе и, попадая вместе с воздухом на слизистую оболочку носа, вызывают ощущение запаха. Наконец, в качестве доказательства движения частиц твёрдого вещества может служить уже описанный нами опыт с золотом и свинцом.
      1 Сжимаемость волы была впервые доказана в 1761 г.
      Когда мы рассматриваем воду, мы не видим отдельные частицы воды и промежутки между ними. Быть может, легко увидеть эти частицы при рассмотрении капли воды в микроскоп? Оказывается, однако, что при рассмотрении воды даже в самый сильный микроскоп в ней нельзя обнаружить ни отдельных частиц, ни их движения. Точно так же при рассмотрении в микроскоп капли раствора, например поваренной соли в воде, мы не увидим частиц соли. Но о присутствии их в воде мы можем легко убедиться: для этого стоит только попробовать каплю раствора на язык. Вообще же говоря, утверждать, что частичек нет только потому, что мы их не видим даже и в самый сильный микроскоп, нельзя, ибо отнюдь не обязательно видеть, чтобы быть уверенным в присутствии чего-нибудь. Мы можем обнаружить присутствие многих веществ и другими способами. По запаху можно, например, обнаружить вещее [во меркаптан, если в воздухе его находится всего лишь стомиллионная часть миллиграмма.
      Не видя отдельных частиц воды, мы, конечно, не можем видеть и их движении. Исли мы смотрим на лес издалека, то он нам кажется сплошной массой, в которой мы не отличаем отдельных деревьев. В лесу может свирепствовать сильная буря, но дли нас, далёких наблюдателей, этот лесной массив будет казаться неподвижным. Издалека может казаться и море спокойным, однако в нём всё время происходит передвижение больших масс воды. По если на поверхности мори находится корабль, то это движение воды обнаруживается издалека. Подобно лому и различные вещества, например вода, нам кажутся при рассмотрении в микроскоп сплошными и спокойными. В действительности же вода не является сплошной. Частицы её движутся, по в микроскоп это движение незаметно, ибо сами частицы настолько малы, что даже при сильном увеличении их нельзя заметить. Пели же мы поместим на воду своего рода кораблик или несколько их, мы всё же сможем убедиться, что наше микроскопическое «море» неспокойно, чю частицы воды всё время движутся.
      Пели рассматривать в сильный микроскоп кайлю воды (или другой жидкости), в которой взвешено какое-нибудь нерастворимое в ней вещество, например гуммигут (эго смола из коры особого дерева), то глазу представляется удивительное зрелище, напоминающее движение пылинок в солнечном луче, проникшем через узкое отверстие в тёмную комнату.
      Огромное количество шариков гуммигута, видимых в микроскоп, находится в непрерывном, беспорядочном движении. Они вращаются около своей оси, подпрыгивают и перемешаются зигзагами. Под очень сильным микроскопом можно проследить и зарисовать путь какого-нибудь шарика. на рисунке 46 изображены перемещения двух шариком. Можно было бы думать, чго это движение происходит от незаметного сотрясения сосуда или, например, оттого, что вода неравномерно нагрета и поэтому холодные слои сё, падая вниз, и тёплые, поднимаясь вверх, увлекают за собой шарики. Оказывается, однако, что это явление можно наблюдать всегда и всюду в подвале, куда не доходят никакие сотрясения, или ночью, когда уличное движение незначительно. Точными опытами было установлено также, что причинами этого движения не являются одностороннее нагревание, освещение и т. п. Самое удивительное в этом движении - это то, что оно никогда не прекращается. Это движение названо по имени ботаника Проупа, который впервые наблюдал его, броуновским. Что же вызывает это причудливое движение шариков гуммигута? Толчки, получаемые ими от частиц воды. Непрерывно движущиеся частицы воды, налетая на шарик гуммигута отбрасывают его в сторону; по здесь на нею налетают другие частицы, которые отбрасывают его но другому направлению и т. д. Под действием этих ударом шарики и совершают свои зигзагообразные движения. Удары частиц воды можно сравнить с ударами небольших морских волн о корабль.
      Мы можем, стоя на расстоянии, не различать самих волн, но судить о волнении по качке корабля.
      Таким образом, мы узнали, что:
      а) все вещества состоит из молекул, отделГчшых друг от друга промежутками;
      б) молекулы веществ находятся в непрерывном движении.
      К этому мы должны прибавитI» еще следующее. Из того, что рлшые вещества наряду с одинаковыми снойсмыми обладают и раинчнымп свойствами, следует, что молекулы разных веществ рлыичны. С другой стороны, из того, что различные образцы одного и того же вещества обладают одинаковыми свойствами, можно прийти к заключению, что молекулы, составляющие это вещество, одинаковы.
      Несмотря на то, что молекулы чрезвычайно малы, удалось цглмм рядом способов конечно, не непосредственными измерениями и взвешиванием определить размеры молекул, их веса и количества в единице объёма. Один из этих способов основан на изучении броуновского движения. Способы эти слишком сложны, чтобы можно было их здесь рассмотреть. Мы ограничимся здесь почт му только указанием на полученные результаты.
      Диаметр молекулы воды составляет всего лишь около одной стомиллионной доли сантиметра.
     
      Вес молекулы воды равен всего лишь 1/270 000 000 000 000 000 000 000 грамма.
      Следовательно, в 1 см3 воды (примерно, полнапёрстка) содержится 3 1023 молекул, т. е. число, которое изображается цифрой 3 с двадцатью тремя нулями. Нашему воображению трудно представить себе такие, с одной стороны, малые, с другой — огромные величины. Поэтому» чтобы получить более наглядное представление, прибегнем к некоторым сравнениям.
      Предположим, что наша Земля со всеми находящимися на ней телами увеличилась в 1 000 000 раз. Тогда муха превратилась бы в гигантское животное длиной в 8 км, а молекула равнялась бы по величине приблизительно точке типографского шрифта. Положим, что мы хотим сосчитать молекулы, заключающиеся в I см» воды, и так наловчились, что отсчитываем в I секунду 1 000 000 000 штук. Нам пришлось бы тогда безостановочно считать в течение 3 000 000 лет.
     
     
      Д. И. Менделеев
      УСЛОВИЯ ХОДА РЕАКЦИЙ
     
      Химические изменения в известном направлении совершаются не только по причине сродств, действующих между участвующими в реакции элементами, но и под влиянием условии, в которых находятся вещества. Для того чтобы между телами, могущими реагировать, произошло взаимодействие, нужны часто многие условия, иногда весьма отличающиеся от обыкновенных условий, среди которых находятся тела п природе. Так, например, для горения угля необходимо не только присутствие воздуха, а именно, кислорода, в нём находящегося, но, сверх того, необходимо, чтобы уголь был накалён, т. е. нагрет до значительного жара. Накалённая часть угля загорается, т. с. соединяется с кислородом воздуха, и при этом отделяется теплота, которая служит для накаливания других частей угля, которые потому только и горят, что предварительно накалены. Вообще каждая химическая реакция идёт только при известных физических, механических и прочих условиях. Главнейшие условия, оказывающие влияние на ход химических реакций, суть следующие:
      а) Степень нагревания. Химические реакции соединения идут только в некоторых определённых пределах температур, а вне их не совершаются, как видно уже из примера горения угля, указанного выше. При высоких температурах образование многих соединений не совершается, потому что образование соединения тогда вполне или частью разрушаются на составные части. В некоторых случаях влияние температуры можно объяснить тем, что при ней одно из реагирующих тел превращается из твёрдого состояния в жидкое или парообразное, или обратно. Превращение в жидкость способствует ходу реакции потому, что помогает полному прикосновению частиц, действующих друг на друга. Другая причина, которой должно приписать значение для объяснения влияния нагревания на возбуждение реакций, состоит в том, что физическое сцепление или внутренняя связь однородных частиц при нагревании уменьшается, и, таким образом, легче совершается разъединение частей взятых тел и превращение их в новые соединения. В том же случае, когда реакция требует поглощения тепла, как при разложении, потребность нагревания сама собой очевидна. На основании совокупности данных о действии высокой температуры ныне можно утверждать, что все сложные тела при более или менее сильном жаре разлагаются. Примеры подобного разложения мы уже видели, описывая разложение красной ртутной окиси на ртуть и кислород и разложение дерева под влиянием жара. Многие тела разлагаются при незначительной жаре, например та гремучертутная соль, которая кладётся в пистоны или ружейные капсюли, разлагается уже при нагревании несколько выше 120°. Множество тел, составляющих ткани животных и растений, разлагаются при температуре 200°. С другой стороны, при очень низких температурах не совершается никаких химических реакций. Это видно уже из опытов над растениями, прекращающими свои химические процессы при зимнем холоде. Рауль Пикте (1892), пользуясь очень низкими (до —200° С) температурами, получающимися при кипении сжиженных газов, подтвердил, что при температурах ниже —120° не совершается даже таких реакций, как между серной кислотой и едким натром пли металлическим натрием, и даже окрашивание лакмуса кислотами начинается лишь при температурах выше —80е. Таким образом, каждая химическая реакция требует для своего хода некоторых температурных граней, и на солнце, где температуры очень высоки, или на луне, где они очень низки, без сомнения, множество наблюдаемых на земле химических превращений вовсе не могут совершаться.
      Если нагревать сложное тело, способное происходить из своих продуктов разложения, и дойти до некоторой температуры, когда начинается разложение, то оно не сразу оканчивается ни по времени, ни по количеству, для определённой массы вещества, заключённого в определённый объём. Только некоторая доля вещества разлагается, другая же часть остаётся неизменной; если температура повышается — количество разложенного вещества увеличивается, и затем каждой определённой температуре отвечает своё отношение между разложенным и нетронутым веществом, пока температура не дойдёт до той, при которой сложное тело вполне распадается. Это неполное разложение под влиянием температуры называется диссоциацией. Можно отличить температуры начала и конца диссоциации. Если при данной температуре диссоциация совершается, но один или все продукты распадения не остаются в прикосновении со сложным, неразложившимся веществом, тогда разложение дойдёт до конца. Так,
      известковый камень в жару печи при её топке весь разлагается на известь и углекислый газ. потому что последний удаляется. Если же замкнуть некоторую массу того же камня я определённый оЛъем, например положить в ружейный ствол, а потом его заклепать и накалить, то углекислый газ удаляться не может, я тогда при каждой температуре, высшей, чем начальная днссоцна-циониая. разложится только некоторая доля камня. Разложение прекратится, когда выделившийся углекислый газ будет представлять наибольшее диссоциациониое давление, отвечающее дайной температуре. Если давление увеличить прибавкой газа, начнётся вновь соединение; при уменьшении давления будет идги разложение Разложение при -»том совершенно подобно испарению; если пар не удаляется, его давление достигает наибольшего, отвечающего температуре, и испарение прекращается. Если тогда паров прибавить, они сгустятся в жидкость; если их убавить, т е, часть выпустить, сохраняя температуру, произойдёт испарение
      б) Влияние гальваническаго тока и электричества вообще на ход химических превращений во многом подобно влиянию теп доты большинство сложных тел, проводящих гальванический ток. при действии его разлагаются. А вблизи тех условий, при которых происходит разложение, обыкновенно совершаются и соединения, а потому от действия здектричества часто наступают соединения. Электричество можно считать также особым видом частичного движения, как и теплоту, и многое, что относится х влиянию теплоты, относится и к влияниям. производимым действием тока, только здесь разделения тела на составные чаетх можно достигнуть иногда с большим удобством, потому что он» совершается при обыкновенной температуре. (...)
      сти виноградного вина, содействующего появлению в вине особого «букета», или ароматических начал. Они происходят из кислот и спирта, содержащихся в свежем (молодом) вине в отделённом виде, а при сохранении вина дающих через взаимодействие (двойное разложение) воду и ароматические сложные эфиры. Реакция эта, протекая при обыкновенной температуре медленно, и принадлежала к числу обратимых (т. е. сложные эфиры + вода способны давать спирт и кислоту), идёт с явно ограниченной скоростью, величина которой зависит от температуры и других условий. Таких реакций, медленно идущих, много, но немалое число наиболее резких химических превращений (с которыми прежде всего и должно познакомиться при начале изучения химии) течёт столь быстро, что при их обсуждении обыкновенно время не принимается во внимание. Скорость реагирования рассматривается подробнее в физической химии, и в нашем изложении мы касаемся этого предмета лишь очень кратко.
      е) Ходу химических реакций благоприятствует или препятствует то состояние прикосновения, в каком находятся действующие тела. Увеличить число точек прикосновения — обыкновенно значит, при прочих равных условиях, увеличить напряжённость хода реакций. Досточно указать хотя бы на один пример, что серная кислота не поглощает маслородного газа1 при обыкновенных условиях прикосновения, но при продолжительном взбалтывании такое поглощение происходит, потому что число прикасающихся точек увеличивается весьма значительно. Когда заставляют действовать твёрдые тела друг на друга, то для полного и скорейшего их взаимодействия необходимо сколь возможно мелко перемешать их между собой, превратив в возможно мелкий порошок. Бельгийский химик Спринг показал, что порошки твёрдых тел, при обыкновенной температуре не реагирующих друг на друга, могут подвергаться реагированию при увеличенном давлении. Так, при давлении в 6 000 атм сера способна соединяться со многими металлами при обыкновенной температуре, а порошки многих металлов образовать сплавы. Очевидно, что здесь прежде всего должно признать увеличение точек или плоскостей прикосновения, как причину наступающего взаимодействия, которое, без сомнения, может совершаться с твёрдыми телами, как с жидкими или газообразными, потому что во всех состояниях вещества, хотя в разной мере и форме, должно признать существование внутреннего движения и подвижность частиц, образующих самые тела.
      ж) Немаловажно обратить внимание на то, что внутреннее движение или состояние частей в частицах тел должно быть иным внутри вещества и на его поверхности, потому что внутри тела со всех сторон на каждую частицу вещества действуют другие такие же частицы, а на поверхности тел только с одной стороны.
      1 Маслородный газ — старинное название этилена СаН4 (Состав).
      Поэтому состояние вешества на поверхности его прикосновения с другими телами будет или более или менее изменено и может быть таким, как при повышении температуры. Этим соображением объясняется многочисленныйкласс контактных химических реакций, т. е. возникающих от присутствия (прикосновения, катализа) некоторых особых тел. Особенно часто влияют этим способом тела пористые и порошковатые и между ними — более всех губчатая платина и уголь. Так, сернистый газ не соединяется прямо с кислородом, но от присутствия губчатой платины соединение происходит с выделением теплоты.
      («Основы химии». 30-е изд., 1947)
     
     
      К. М. Малин
      ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ
     
      1. Единство форм энергии
      В мире нет ничего другого, кроме движущейся материи. Формы же материи и её движения многообразны. Каждому виду движения материи соответствует особая форма энергии. «Материя так же немыслима без движения, как и движение без материи» (Ф. Энгельс, Анти-Дюринг, Ш45, стр. 356).
      Люди давно наблюдали переходы одной формы энергии в другую. Ещё доисторический человек умел получать огонь трением. Уже в этом процессе механическая энергия переходит в тепловую. Развивающаяся же при этом теплота вызывает химический процесс, в котором химическая энергия превращается в тепло, а последнее в свет. Однако потребовалось много веков развития человечества, прежде чем оно осознало единство всех видов энергии, переход любой формы энергии в любую другую форму и сформулировало закон сохранения энергии.
      Честь установления закона сохранения энергии принадлежит великому русскому учёному М. В. Ломоносову. Этот закон он впервые сформулировал в письме от 5 июня 1748 г. к математику академику Леонарду Эйлеру. В этом письме М. В. Ломоносов сформулировал и закон сохранения материи, и закон Сохранения энергии. Он писал: «Все перемены в натуре (т. е. в природе. — К. М.) такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимается, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте» (закон сохранения материи).
      И далее он писал: «сей всеобщий естественный закон простирается и на правила движения, ибо тело, движущее своей силою другое, столько же оные у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает» (закон сохранения энергии).
      Говоря о движении, М. В. Ломоносов не говорит о конкретной форме его. Следовательно, он имеет в виду любую форму движения материи, т. е. любую форму энергии. Говоря о законах сохранения материн и энергии, Энгельс писал: «Движение так же не сотворнмо и не разрушимо, как и сама материя» (Анти-Дюринг. UU5, стр. 356).
      Поскольку материя и её движение вечны, закон сохранения энергии, как и закон сохранения материн, является вечным законом природы, справедливым во всех её частях и во всех масштабах.
      Какие бы другие формулировки закону сохранения энергии ни давались, принципиально они ничего нового не могут прибавить к формулировке, данной М. В. Ломоносовым. В дальнейшем этот закон только конкретизировался.
      Поскольку все формы энергии могут переходить одна в другую и при этом количество энергии как таковой не может изменяться, то ясно, что между единицами измерения количеств конкретных форм энергии должны существовать вполне определённые соотношения. Эти соотношения определены сейчас для всех известных к настоящему времени форм энергии. Так как химическая энергия чаще всего непосредственно превращается в тепловую, то её обычно выражают в тепловых единицах, реже в электрических.
     
      2. Превращение химической энергии в другие формы
      Все химические превращения веществ происходят параллельно с превращением энергии.
      Чаще всего химическая энергия непосредственно превращается в тепловую.
      Очень многие химические реакции идут с выделением тепла. Так, при образовании 18 г водяных паров из 2 г водорода и 16 г кислорода, т. е. при образовании одной молекулы ЬЬО, выделяется 57,8 кка.1. Постоянная температура тела человека и животных поддерживается за счёт теплоты, выделяющейся при прохождении химических реакций в организме.
      Часто химические реакции сопровождаются значительным увеличением объёма образующихся веществ против объёма исходных веществ. При происходящем при этом расширении (обычно газов) совершается механическая работа. В этих случаях химическая энергия превращается в механическую.
      Механическая работа человека и всех других живых существ осуществляется также за счёт перехода химической энергии реакций. протекающих в организмах, в механическую энергию. Широко применяется получение электрической энергии непосредственно из химической. Так. если погрузить в разбавленную сорную кислоту дво пластинки из различных металлов (например, платиновую и цинковую) и концы их соединил» проводником, то по нему пойдёт электрический ток. Известно, что при этом происходит химическая реакция 112S04 Zn »= ZnS04 + Н2( выделяющаяся химическая энергия которой непосредственно и превращается в электрическую энергию.
      Превращение химической энергии в электрическую наблюдается и в природе — в организмах. Так, у известной рыбы торпеде из семейства скатов в теле есть особые электрические органы. Они состоят из призм, расположенных в батареях и прослоенных особым студенистым веществом. Электрические органы Торпедо дают по 151) разрядов в секунду при напряжении 80 в. Такой разряд достаточен, чтобы парализовать рыбу или отогнать хищника. N другой рыбы — электрического угря - величина разряда достигает 300 в% что может быть весьма болезненно и для человека.
      Реже энергия при химических процессах выделяется в виде света. Однако есть примеры и таких процессов, например свечение фосфора на воздухе.
      Известны светящиеся за счёт происходящих в них химических процессов бактерии. Свечение гнилого дерва создаётся находящимися в нём бактериями.
      Особенно много светящихся бактерий в морской воде. Поверхность океанов южных широт за счёт света, испускаемого такими бактериями в тёплые ночи, часто переливается зеленоватоголубоватым мерцанием. Иногда светящиеся бактерии поселяются во тьме морских глубин.
      В лесах юго-восточной Австралии встречаются грибы, испускающие такой сильный свет, при котором ночью можно читать газету. Колонии таких грибов ночью кажутся разбросанными среди деревьев кусками раскалённого угля. В наших широтах известны насекомые светляки. Конец брюшка самки этого насекомого светится зеленоватым светом. Световая энергия выделяется в результате химического процесса окисления, происходящего в особом органе свечения.
      Па Черноморском побережье Кавказа ночью можно видеть сотни «летающих огоньков» — это светятся летающие самцы южного светляка.
      В практике часто химические процессы осуществляются не в целях получения новых веществ, а в целях получения и использования выделяющейся при этом энергии.
      Так, на земном шаре ежегодно в топках сжигается больше 1 млрд. г угля. Понятно, что это делается не в целях получения образующихся при этом дымовых газов и золы, а в целях получения тепловой энергии, часть которой затем превращается в другие формы энергии: механическую, электрическую, световую и др.
      В громадных масштабах осуществляются химические процессы в целях непосредственного превращения химической энергии в механическую. Это имеет место при применении взрывчатых веществ как на войне, так и в мирной жизни (горные разработки).
      Широкое применение в практике имеет и превращение химической энергии в электрическую. Это осуществляется в так называемых аккумуляторах. В этих приборах сначала при затрате электрической энергии накапливается химическая энергия, которая затем, по мере надобности, может обратно превращаться в электрическую. В свинцовом аккумуляторе, например, две решётчатые свинцовые пластины, ячейки которых заполнены тестом из окиси свинца с водой, погружены в банку с разведённой серной кислотой. Если пластины соединить с полюсами источника тока, то ток пройдёт и через раствор серной кислоты; при этом он будет затрачиваться на прохождение химической реакции .., которая идёт с поглощением энергии.
      Если теперь пластины соединить не с источником тока, а просто соединить проводником, то будет происходить реакция .. Эта реакция идёт с выделением энергии, которая и превращается в электрический ток. Работа других электрических аккумуляторов основана на других химических реакциях.
      Электрические аккумуляторы применяются для приведения в движение подводных лодок, электрокар, тягачей, электровозов, для запуска моторов на автомобилях, для телефонных и телеграфных станций, для освещения поездов и во многих других случаях.
      Но откуда берётся выделяющаяся при химических процессах энергия?
      Пусть у нас на нити, укреплённой в потолке, висит шар весом 1 кГ. Пусть расстояние шара до пола равно 4,9 м. Перережем нить. Шар упадёт и в момент падения на пол будет иметь скорость, равную 9,8 м/сек. Следовательно, шар в этот момент имеет кинетическую энергию, равную
      Откуда взялась эта кинетическая энергия?
      Мы знаем, что она образовалась за счёт имевшейся в шаре скрытой потенциальной энергии — энергии подъёма шара на высоту 4,9 м, как раз равной
      1 X 4,9 = 4,9 кГм
      Аналогично этому при химических процессах выделение энергии происходит за счёт имеющейся в реагирующих веществах
      скрытой энергии Эта имеющаяся в веществах скрытая внутренняя энергия называется химической энергией.
      Но вся ли потенциальная энергия шара превратилась в кинетическую энергию при падении шара на пол?
      Понятно, что если бы иола не было, то шар полетел бы дальше и кинетическая энергия продолжала бы выделяться. Выделенная же кинетическая энергия при падении шара на пол эквивалентна не всей потенциальной энергии шара, а лишь её разности, соответствующей положениям шара под потолком и на полу. Точно так же выделяющаяся при химических процессах энергия не даёт нам никакого представления о запасе энергии, имевшемся в исходных веществах. Выделившаяся энергия лишь показывает величину убыли химической энергии.
      Так, если при образовании 18 г водяного пара из водорода и кислорода выделялось 57,8 ккал тепла, то мы из этого можем только заключить, что в исходных веществах энергии было больше, чем её имеется в 18 г водяных паров, на 57,8 ккал.
      При химических процессах происходит изменение взаимного расположения атомов в молекулах, а также изменение положения электронов.
      Аналогично тому, как величина превращающейся в кинетическую энергию потенциальной энергии определяется изменением положения одного тела по отношению к другим, так и величина энергии, выделяющейся или поглощающейся в химических процессах, зависит от изменения относительного расположения частиц (молекул, атомов, электронов) в системе.
      Сколько же было всего химической энергии в исходных веществах, примерно в 2 г водорода и 16 г кислорода, и сколько её осталось в 18 г водяных паров — из этого нельзя установить. Но известно, что при дальнейшем взаимодействии полученной воды с рядом других веществ выделение энергии может продолжаться.
     
      3. Превращение других форм энергии в химическую
      Выше мы уже показали, что химическая энергия может превращаться во все другие формы энергии. В свою очередь все другие формы энергии могут переходить в химическую энергию. Так, для разложения окиси ртути требуется непрерывный подвод тепла, непрерывный подвод тепла требуется также при образовании окиси азота из азота и кислорода. В этих случаях теплота превращается в химическую энергию. При помощи электрического тока можно разложить воду на водород и кислород. Электролизом поваренной соли получают едкий натр, хлор и водород. В этих случаях в химическую энергию превращается электрическая энергия. С превращением электрической энергии в химическую проходят также процессы получения многих металлов (алюминия,
      натрия, кальция и др.) из их солей или окислов, получение бертолетовой соля, получение элементарного фосфора из природных фосфатов и др.
      Если хлористое серебро подвергнуть продолжительному растиранию в ступке, то происходит его разложение на хлор и серебро. В этом случае в химическую энергию превращается механическая энергия. Косвенное превращение механической энергии в химическую осуществляется в больших масштабах. Так, на гидростанциях механическая энергия падающей воды сначала превращается в электрическую энергию, а последняя широко используется для проведения химических процессов.
      Намеченное XIX съездом КПСС повышение мощности электростанций в пятом пятилетии примерно вдвое, а гидроэлектростанций втрое и увеличение выработки электроэнергии на 80% открывают перспективы значительного расширения применения электроэнергии в химических производственных процессах.
      Примером превращения световой энергии в химическую опять может служить разложение хлористого серебра. Известно, что хлористое серебро может сохраняться в темноте неограниченное время. При действии же света оно постепенно распадается на свои составные части, и при этом серебро выделяется в виде мельчайших крупинок. На этом процессе основано применение хлористого и бромистого серебра в фотографии. Превращение световой энергии в химическую играет громадную роль в природе. Известно, что зелёные растения улавливают энергию солнечных лучей и запасают её в форме химической энергии сложных органических соединений; клетчатки, лигнина, крахмала. Превращение углекислоты и воды в органические вещества происходит при участии содержащегося в зелёных частях растений особого вещества хлорофилла, что впервые было установлено великим русским естествоиспытателем Тимирязевым.
      Ежегодно всей растительностью земли используется на синтез органических соединений X ккал. Запасённая таким путём энергия солнца оценивается следующими цифрами: фиксированная в живой растительности земного шара X ккал, содержащаяся во всех запасах нефти X ккал и содержащаяся во всех залежах каменного угля X ккал. Животные для своей жизнедеятельности получают энергию исключительно с потребляемой ими пищей, т. е. в конечном счёте они пользуются солнечной энергией, фиксируемой растениями.
     
     
      ГЛАВА III
      ВОДА. ВОДОРОД
     
      Ю. Н. Ловягин
      ВОДА В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА
     
      В жизни человека вода играет не менее важную роль, чем в жизни природы. Человек пользуется водой для питья, пополняя тем самым запас воды в споём организме.
      С другой стороны, человек пользуется водой для различных технических целей.
      Для своих целей человек пользуется всеми видами природной воды. Главными источниками воды, конечно, являются воды ключей, рек и озёр.
     
      Колодцы. В тех местах, где нет упомянутых, легко доступных источников воды, пользуются грунтовыми водами, устраивая для её добывания колодцы.
      Такие колодцы возможно, конечно, устраивать только в тех случаях, когда водонепроницаемый слой лежит не очень глубоко. В тех же случаях, когда подземные воды находятся на значительной глубине, что сильно затрудняет рытьё обыкновенного колодца, прибегают к бурению, т. е. к долблению или сверлению глубокой узкой скважины. По вставленной в скважину железной трубе подземная вода очень часто, в силу большого давления, под которым она находилась внутри земли, сама по себе поднимается на поверхность земли и иногда бьёт фонтаном.
      Искусство делать глубокие колодцы или буровые скважины знакомо людям с незапамятных времён. Китайцы устраивали такие колодцы глубиною более 300 м. Древние египтяне умели с помощью подобных колодцев превращать пустынные области в цветущие, плодоносные оазисы. В Европе эти колодцы впервые появились лишь в XII в. во французском графстве Артуа, откуда они и получили своё название артезианских колодцев.
      Наконец, в тех случаях, когда совершенно нет природных доступных запасов воды, приходится пользоваться атмосферными водами.
     
      Цистерны. Для сбора атмосферных вод с глубокой древности применяются так называемые цистерны. Они представляют собою вырытые в земле вместилища с водонепроницаемыми стенками, закрытые сверху. В цистерны поступает дождевая вода с гор, а в ровных местностях с крыш зданий или со дворов.
      На рисунке 47 изображена цистерна в продольном н поперечном разрезах. Вода в неё поступает через боковую трубу. Берётся вода при помощи насоса, который опущен в широкий сетчатый цилиндр с песком, через который забираемая вода фильтруется. Для очистки цистерны служит люк, закрытый крышкой. Делаются цистерны и более простого устройства, из которых вода забирается вёдрами.
     
      Вода для питья. Далеко не всякая вода может служить для питья. Как мы видели, природные воды могут содержать мннеральные примеси (растворённые неорганические вешества), из которых многие вредны для организма человека (например соли свинца, меди н т. п.). и, кроме того, в природной воле могут встречаться бактерии, являющиеся началом заразных болезней.
      Вода, содержащая механические примеси, часто бывает мутной В громадном большинстве случаев муть эта безвредна для здоровья человека, но. несмотря на все уверения врачей-гкгиени-стов. человек чувствует инстинхтивное недоверие к воде, не обладающей физической чистотой, — мутной, пахучей и т. п.. и. если явится возможным выбирать между водой неприятной на вид, но заведомо безвредной, н водой, чистой по внешнему виду, но, быть может, содержащей бактерии. — человек почти всегда предпочитает вторую.
      По своему внешнему виду питьевая вода должна быть совершенно прозрачна, безцветна, должна иметь пресный (не солёный) вкус и не обладать каким-либо запахом. Кроме того, по своему химическому составу вода должна быть совершенно безвредна. Наконец, пригодной для питья водой может считаться лишь вода с возможно меньшим содержанием микроорганизмов, особенно болезнетворных.
      В больших городах трудно найти источники воды, отвечающей всем поставленным выше требованиям, и для того, чтобы снабдить население доброкачественной водой, городам приходится прибегать к очистке воды. Совершенно очистить воду, получить химически чистую воду можно, как известно, только перегонкой. Чистая дистиллированная вода представляет прозрачную жидкость без запаха, но с противным вкусом. Привычным нам приятным вкусом обладает только вода, содержашая надлежащее количество растворенных солей и газов.
      Дистиллированная вода не только противна на вкус, но и вредна. При продолжительном употреблении дистиллированной воды для питья она выщелачивает из клеточек желудка и кишок содержащиеся в клеточном соке соли, и клеточки начинают отмирать. что ведёт к более или менее серьёзным заболеваниям. Ядовитые свойства воды некоторых горных ключей объясняются не присутствием каких-либо ядовитых веществ, а тем. что эта вола, пат.чающаяся при таянии снегов, слишком чиста.
      Питьевая вода должна содержать небольшое количество растворённых солей и газов. Поэтому в тех редких случаях, когда для очистки пнтывой воды пользуются перегонкой, к дистиллированной воле прибавляют нужное количество солей и насыщают воду газами воздуха. Сравнительно недавно в Паку, где вода загрязнена нефтью, город снабжался, как упоминалось, перегнанной водою. Для этой цели имелся целый завод для перегонки морской воды. Но этот способ очень дорогой, так как требует большого количества топлива. В настоящее время Баку снабжается годной для питья водой посредством водопровода длиною в несколько сотен километров. Затратиться на устройство водопровода оказалось выгоднее, чем очищать воду перегонкой. В большинстве случаев очистка питьевой воды производится фильтрованием и различными химическими методами.
     
      Очистка воды для питья. Для фильтрования больших количеств воды пользуются большею частью песочными фильтрами.
      Существует два типа песочных фильтров: медленно действующие фильтры и быстро действующие фильтры. Медленно действующие фильтры представляют собою громадные вырытые в земле водоёмы, имеющие до 2000 -4000 кв. м поверхности и около 5 м глубиною. Над водоёмами устраивается сводчатое перекрытие (рис. 47а, разрез), поверх которого насыпается обычно слой земли, прикрытый дёрном для предохранения от замерзания зимою и от нагревания лучами солнца летом. Внутри эти бассейны выложены цементом или другим водонепроницаемым материалом. На дне фильтра выкладывается слой гравия и затем слой мелкого песка. Общая толщина слоя около 3 м. Вода, поступая сверху, медленно проходит через песок, собирается в расположенные на дне фильтра сборные трубы, откуда затем поступает в водопроводную сеть.
      На рисунке 476 изображён внутренний вид фильтра, из которого удалён песок. Видны сборные трубы и часть оставшегося гравия.
      Скорость фильтрации, т. е. величина столба воды, проходящего через единицу поверхности фильтра при системе медленно действующих фильтров, не должна превышать 10 см в час, почему и приходится устраивать фильтры с такой громадной поверхностью.
      Фильтр начинает давать достаточно чистую, вполне пригодную для питья воду не сразу, а только после того, как на поверхности песка образуется плёнка из содержащихся в воде примесей. Эта фильтрующая плёнка играет главную роль при очистке воды. Кроме чисто механического задерживания мельчайших частиц., взвешенных в поде, фильтрующая плёнка способствует обеззараживанию воды и удержанию бактерий благодаря тому, что в ней развиваются микроорганизмы, уничтожающие болезнетворные бактерии. Чем толще становится илистая плёнка на поверхности песка, тем вода лучше очищается, но вместе с тем уменьшается скорость фильтрации, и, наконец, фильтр начинает настолько медленно рабютать, что его приходится очищать. Для этого воду из фильтра выпускают и осторожно удаляют верхний слой (30— 40 см) песка вместе с плёнкой, после чего фильтр снова дополняется чистым, промытым песком и пускается в действие. Первые порции воды после очистки фильтра непригодны к употреблению. Необходимо выждать, пока фильтр «созреет», т. е. пока образуется фильтрующая плёнка надлежащей толщины. Чтобы не лишать население воды во время чистки и созревания фильтра или во время ремонта, устраивается всегда несколько бассейнов, из которых часть находится в работе, часть чистится, часть ремонтируется.
      Фильтры быстро действующие (рис. 48, разрез) по существу мало отличаются от системы песчаного фильтра. Разница заключается только в том, что быстро действующие фильтры несравненно меньше по своим размерам и фильтрующий слой песка невелик (всего 10—12 см). Фильтр имеет вид цилиндрического железобетонного сосуда с двойным дном. 11а верхнее дырчатое дно насыпается песок. Вода, подлежащая очищению, поступает сверху, проходит всю толщу песка и выходит из-под фильтра в расположенный под ним трубопровод чистой воды. Фильтрация происходит со значительной скоростью — 1—3 м. в час, т. е. в-10—30 раз скорее, чем при медленной системе.
      Быстрое фильтрование влечёт за собою быстрое загрязнение и вызывает необходимость частой очистки фильтра, для чего фильтр промывается обратным током чистой воды в продолжение 5—10 минут. Одновременно с этим пускается в ход мешалка, в виде грабель, перемешивающая песок и способствующая отделению частиц грязи от песка. Грязная вода, получаемая при промывке фильтра, перетекает через края жёлоба и затем по отводной трубе направляется в сточную канаву. Все трубы имеют краны, при помощи которых можно направлять воду в ту или другую сторону.
      Так же, как и фильтр медленно действующей системы, быстро действующий фильтр должен созреть, т. е. должна на поверхности песка образоваться фильтрующая плёнка, необходимая для задержания самых мелких частичек. Поэтому после промывки первые 10 мин. фильтрат отводится в сточную трубу.
      Значительная скорость фильтрации при песочных фильтрах позволяет сильно сократить площадь земли, занятой водоочистительными приборами. Фильтры первой системы для большого города занимают площадь в несколько гектаров, песочные фильтры требуют для своей установки площади в 30—40 раз меньше. Кроме того, расходы по содержанию и уходу за песочными фильтрами значительно меньше.
      При быстрой фильтрации, однако, очистка воды от микроорганизмов Несколько хуже, чем при медленно действующих фильтрах. Поэтому для получения вполне доброкачественной питьевой воды, при работах на быстро действующих фильтрах применяется перед фильтрованием предварительная подготовка воды и после фильтрования окончательная химическая очистка.
      Для этих целей применяются различные вещества и приёмы. На водоочистительной станции вода перед фильтрованием подвергается предварительной обработке раствором сернокислого алюминия.
      Сернокислый алюминий вступает в реакцию с содержащейся в воде кислой солью Са (НСОз)г, причём образуется гидрат окиси алюминия:
      Гидрат окиси алюминия образует сначала коллоидный раствор, который затем постепенно свёртывается или «коагулирует», образуя более или менее крупные хлопья. При образовании этих
      1 Здесь происходит так называемая реакция гидролиза. Сначала образуется средняя соль АНСОл)3, которая, будучи солью слабого основания и слабой кислоты, разлагается водой.
      хлопьев внутри их остаются, гак схалать. запутываются все мелкие взвешенные частички, i влекаются (адсорбируются) также и находящиеся в воде в виде коллоидных растворов органические вещества, придающие воде желтоватый оттенок. Процесс угот легко наблюдать в лаборатории, если взять желтый настой сена, к которому прибавлена известковая вода. Если прибавить к находящейся в высоком цилиндре воде раствора соли Д12 (S04)» или квасцов КА 1 (S04h и дать некоторое время постоять, то мы видим, как постепенно образующиеся хлопья гидрата окиси алюминия будут садиться на дно, образуя жёлтый осадок, жид-лосгь же в верхи» й части цилиндра будет делаться бесцветной и прозрачной
      МО ?004 03! 06 0709 00 \0 11 12 13 14
      го
      8 К П 2
      ■ мини
      15
      16
      17
      №
      Я»дг1~пг
      18 10 )10г0 150
      И I II и а (ММЯШ
      ! S S! I! 8 К У м и м и и е
      I М М М П Л li Я Н (I It п к г»
      Нффилотр додо | ФмОтроданма» бода
      125
      100
      75
      50
      /V ! ii.i;1 i «и»НН»й ж1 ТЫ ил »лл-».ii « г-м-ч1 м. см-;Т"■ \ ■ м. «г
      ■ ч,;-; гифл Н I hluiyw^yi: ( \мери/Ш) I.» : »» ■» г: ( ;» К» !"
      .lp»AvT8d ф||Л-?рП I HUi Ю смертных С --mi / С \
      ;к(от, - А1Л(804),= 2А1(ОН|я + 3CaS()4.
      Подобный же л;» II ч происходит и на водоочнетительн-м » лощнн Вода и реки п»» г. мает по каналу сначала в грома ;ный кеде юбегонный бассейн А (см. схематический чертёж сяд ил ,»мм ведер К втекающей в бассейн воде ид бака Б одж.вге Mrani притекает тешкой струйкой рассчитанное количество рас мю;м сернокислое алюминия (коагулянта) и смешивается «одой в смеси геле С По желобу и и но центральной трубе Г ic ;а направляется сначала вниз бассейна, а затем медленИЧблл-L iui 3 ^лыиому диамегрх бассейна) поднимается кверхх. В г»
      время уже начинают образовываться хлопья, которые частью оседают на дно бассейна (называемого отстойником), частью остаются во взвешенном состоянии. Вода перетекает через кран кольцевого жёлоба ж по трубе г направляется в фильтр.
      Из остающихся в воде хлопьев на поверхности песка в фильтре быстро образуется фильтрующая плёнка, и из фильтра выходит совершенно прозрачная вода голубоватого цвета. Количество бактерий в воде сильно уменьшается. Фильтрованная вода уже значительно здоровее нефильтрованной (см. дна грамму, рис. 51), но всё же не вполне безвредна.
      Для окочательного обеззараживания воды, т. е. для уничтожения, по возможности, последних остатков бактерий, воду обрабатывают химическими веществами, убивающими бактерии; так, на ленинградской станции до недавнего времени через воду пропускали озонированный воздух, но в настоящее время чтот хороший, но дорогой способ обеззараживания волы заменён хлорированием Для чтого часть воды пропускается через аппарат, в который одновременно впускается из сталь вого баллона струя хлора (рис 52)
      Полученный к ре п к и й раствор хлора наступает непосредственно в глав иую водопроводную трубу »магн стрлль» Количество хлора рагечи тако таким образом, чтобы за время. п»»ка вода из магистрали начнёт расходиться по кранам в квартиры, ш»сь хлор прореагировал с водой В результате в воде оказывается примесь ничтожного количества соляной кислоты, совершенно безвредная Ьактгрии же все или почти все за что время погибают, убиваемые кислородом в момент выделения:
      НаО + С!, = 2НС1 + ().
      Вместо чистого хлора к воде иногда прибавляют белильную известьГа (СЮ)К которая легко вступает в реакция) с содержащейся в воде углекислотой:
      CaiCIO), т Н,СОв = СаШ3 + 2MCIO,
      Ги
      Н Ьлллонм ДЛЯ хлорировании ролы
      с образованием свободной хлорноватистой кислоты НС10, последняя же, распадаясь, выделяет кислород:
      2НС10 = 2НС1 + О,-
      Вместо белильной извести можно пользоваться также хлорно-ва.тистокислым натрием NaCIO, соль, которую обыкновенно получают непосредственно на очистительной станции электролизом раствора поваренной соли.
      Существует ещё много способов очистки питьевой воды. Из них следует остановиться на применении особо приготовленных фильтровальных камней. Впервые применение пористых искусственных камней для очистки воды было введено знаменитым Пастером, предложившим так называемые «пастеровские свечи» или каолиновые цилиндры с пористым черепком. В домашнем обиходе получили распространение цилиндрические фильтры. Этот фильтр привинчивается к водопроводному крану и состоит из металлического цилиндра D (рис. 53), внутри которого вставлен второй полый цилиндр А из обожжённой глины. Вода £ проходит через слой глины внутрь цилиндра и вытекает из него наружу через наконечник В. Фильтр удерживается в цилиндре посредством гайки С.
      В технике также применяются фильтры, устраиваемые из искусственных пористых камней. Камни изготовляются в виде пластин, на поверхности которых и образуется та фильтрующая илистая плёнка, которая играет главную роль при очистке воды. В некоторых случаях для того, чтобы работать под меньшим напором воды и для более удобного технического ухода за фильтром (чистка, ремонт), пластины располагаются вертикально.
      Вода для технических целей. Для технических целей, главным образом для питания (наполнения) паровых котлов, часто так же, как и для питья, не всегда можно пользоваться непосредственно природной водой. Многие примеси, встречающиеся в природной воде, вредно действуют на железо котла. Так, например, если для питания парового котла пользоваться жёсткой водой, богатой кислыми углекислыми солями, то при нагревании происходит распад этих солей:
      Рис. 53. Домашний фильтр.
      Рис. 54. Насосная станция Рублёвской водоочистительной станции.
      и образующийся углекислый газ, в смеси с растворённым в воде кислородом, действуют на стенки котла — происходит разъедание железа.
      При кипячении воды, содержащей кислые углекислые соли, например Са(11СОз)2. они распадаются с выделением углекислого газа и образованием нерастворимых в воле средних солей (СаС03). Вода перестаёт быть жёсткой. В силу этого такая жёсткость называется временной жёсткостью. Жёсткость, вызванная присутствием в воде сернокислых солей кальция или магния, не может быть удалена кипячением и называется постоянной жёсткостью.
      Особенно вредно присутствие в воде хлористого и сернокислого магния. Эти соли под влиянием высокой температуры частично вступают в реакцию с водой, т. е. подвергаются гидролизу с выделением свободных соляной и серной кислот. Выделившиеся кислоты растворяют железо, образуя соответствующие соли закиси железа, которые под влиянием растворенного в воде кислорода, переходят в соли окиси:
      Соль окиси железа, вступая в реакцию с гидратом окиси магния, вновь образует исходную соль магния:
      и процесс начинается снова. Таким образом, небольшие количества магниевых солей, постоянно восстанавливаясь, могут произвести большое разрушительное действие.
      Большое количество растворённых в воде солей вызывает выделение внутри парового котла твёрдых осадков, называемых котельной накипью или котельным камнем. Под влиянием нагревания кислые углекислые соли распадаются с образованием нерастворимых средних солей Са(НС03Ь = СаСОд + Н20 + С02, и, кроме того, при упаривании воды выделяется трудно растворимая соль CaSO» (гипс). Котельная накипь оседает или в виде рыхлой массы, или чаще в виде кристаллической корки, плотно пристающей к стенкам котла. Состав её главным образом — углекислые кальций и магний, гипс, гидрат окиси магния с небольшими примесями кремнезёма и силикатов и ещё реже гидратов окисей алюминия и железа.
      Образование накипи утолщает стенки котла и тем самым уменьшает теплопроводность стенок, что вызывает излишний расход топлива. Железо котла быстро изнашивается от излишнего перегревания и особенно от уларов при механической очистке котла от накопившейся накипи. При накаливании стенок котла накипь (благодаря различным коэффициентам расширения) местами отстаёт от них иногда большими пластами. В образовавшийся зазор между стенкой котла и отставшим пластом проникает вода, встречая сильно раскалённое железо, вода быстро превращается в пар, развивается большое давление, и нередко дело кончается взрывом котла. Наконец, если накипь выделяется в виде грязи или в виде рыхлой массы, может происходить сильное вспенивание воды и загрязнение водомерных трубок, манометров и других частей машины.
      Для борьбы с вредным влиянием накипи в технике употребляют различные способы.
      В некоторых случаях устраиваются в котлах особые вкладыши. Самый простой вкладыш представляет собою железное корытце, расположенное в котле так, чтобы между его дном и стенкой котла оставался зазор. При таком устройстве между стенкой котла и вкладкой происходит сильная циркуляция воды, осадки взмучиваются, уносятся вверх, и образование накипи происходит исключительно на вкладыше, который легко вынуть из котла и вычистить.
      В некоторых котлах устраиваются особые сборники для собирания осадков; смазывают стенки котла изнутри дёгтем или нефтяными маслами для устранения прилипания накипи к стенкам или прибегают к частому продуванию котла. Но всё это мало помогает.
     
      Очистка воды для паровых котлов. Наиболее надёжное средство против накипи, это — химическая очистка воды, предназначаемой для питания котла.
      Химическая очистка в данном случае сводится к прибавлению к воде веществ, переводящих образователей накипи в осадок. Наиболее подходящими веществами обыкновенно являются едкая известь и сода, которые при действии на кислые соли кальция образуют среднюю соль:
      Средняя соль СаС03, как известно, почти нерастворима в воде.
      Равным образом, под влиянием тех же веществ, кислые углекислые соли магния — Mg(HC03)2 переходят в гидрат окиси — Mg(OH)2t растворимый значительно менее гидрата окиси кальция Са(ОН)2:
      В каждом отдельном случае, чтобы решить вопрос, какие реактивы и в каких количествах нужно взять для химической очистки воды, необходимо произвести анализ воды.
      Для очистки воды в больших количествах, например на железных дорогах, где иногда приходится возобновлять запасы воды для питания паровоза, в местностях с жёсткой водой пользуются двумя большими резервуарами; в одном из них происходит осаждение и осветление, а во второй поступает очищенная вода. Один из более сложных аппаратов изображён на схематическом рисунке 55 в разрезе и по фотографии на рисунке 56.
      Сырая неочищенная вода через трубу А втекает в ящик В, откуда через трубу b в смесительную камеру D. Здесь вода смет шивается с раствором соды, поступающим из ящика Е по трубке а. Смесь по трубке с перетекает в широкую трубу С сосуда G. В труг бе С смесь воды и соды перемешивается с известковой водой»
      поступающей по трубе I. Для приготовления известковой воды постоянной крепости служит конусообразный сосуд К. Известковое молоко, приготовляемое в ящике F, поступает в сосуд К через трубу I По трубе k из ящика В в сосуд К втекает неочищенная вода, взмучивая при этом частицы извести. Насыщенная известью
      вода, подымаясь вверх, осветляется и через трубку / вливается в трубу С, тогда как нерастворимый осадок, состоящий из избытка гашёной извести Са(ОН)г и углекислого кальция СаСОз, скопляется на дне конусообразного сосуда и от времени до времени выпускается через кран п.
      Из трубы С вода, смешанная с содой и известью, поступает в сосуд G и медленно (широкий сосуд) поднимается вверх. Осадок, образующийся при действии реактивов Mg (ОН) г, СаСОз, оседает на воронкообразное дно сосуда G, откуда может бы.ть удалён через особую прочистную трубку.
      Вода, постепенно подымаясь вверх, перетекает через широкую перепускную трубу И на кварце-, вый фильтр L и, осветлившись здесь окончательно, поступает в резервуар для чистой воды (на рисунке не изображён) по трубке т.
      Чистка фильтра производится пропусканием обратного тока воды; для этого, поворачивая трёхходовой кран М, воду, поступающую из трубы А, пропускают через фильтр L в обратном направлении, благодаря чему осевший на кварцевых зёрнах осадок взмучивается и удаляется через трубу N.
      Одно из наиболее важных открытий в области смягчения жёсткой воды было сделано лишь в начале нашего столетия.
      Материалом для смягчения служит искусственно приготовляемый силикат NaAlSi04 (соль кремниевой кислоты Н45Ю4), называемый пермутит. Силикаты приблизительно такого же состава встречаются в природе и известны под именем цеолитов, но природные цеолиты дают менее надёжные результаты,
      Рис. 55. Разрез аппарата для смягчения воды.
      чем пермутит. Пермутит приготовляется сплавлением кварца (БЮг), глинозёма (А 12Оа) и соды (NasCCh).
      Смягчающее действие пермутита сводится к тому, что соли магния и кальция при взаимодействии с пермутитом образуют соответствующие силикаты которые нерастворимы в воде:
      Израсходованный пермутит легко восстановить. Для этого его обрабатывают раствором поваренной соли:
      Установка для смягчения воды пермутитным методом изображена на рисунке 56. Вода, поступающая в резервуар, находящийся в верхнем этаже здания, проходит сперва через так называемый префильтр (предварительный фильтр), обыкновенный песочный фильтр, с целью удаления взвешенных частиц, которые, застревая в порах пермутита, могут уменьшить поверхность соприкосновения воды с пермутитом и ослабить действие последнего. Затем вода проходит через слой пермутита, смягчается и вытекает из прибора внизу.
      Когда пермути.т исчерпан, через прибор пропускают раствор поваренной соли и промывают им некоторое время слой пермутита. Происходит регенерация (восстановление) пермутита, и установка опять готова к действию.
      Каждая отрасль промышленности, особенно химической, предъявляет свои требования к воде и, если нужно, применяет свои способы очистки воды. Прачечные и все промышленные предприятия, употребляющие мыло, требуют мягкую воду, так как присутствие растворимых кальциевых солей осаждает мыло в виде нерастворимых солей органических кислот и уничтожает его действие:
      Красильные и ситценабивные фабрики требуют воду без щёлочно-земельных и тяжёлых металлов, особенно железа, а также кислот, так как эти вещества могут изменять окраску
      тканей или могут вызвать неравномерность окраски, вследствие образования осадков.
      Бродильные производства: винокурни, пивоваренные заводы, а также и кожевенные заводы, требуют воду без бактерий и вообще органических веществ, так как в их присутствии могут развиваться посторонние микроорганизмы, которые вредно влияют на основной процесс брожения.
      На сахарных заводах нельзя применять воду, которая содержит много солей, например гипса и поваренной соли, так как первый выкристаллизовывается вместе с сахаром, вторая же метает кристаллизации сахара и т. д.
      Поэтому прежде чем приступать к постройке завода, необходимо произвести химический анализ имеющейся в данной местности воды, так как неподходящая и трудно очищаемая вода может загубить производство.
     
      Очистка сточных вод. Помимо очистки воды для питья и для технических целей, в жизни большого промышленного города важное значение приобретает также вопрос и об очистке и о правильном использовании сточных вод. Сточные воды городов н даже посёлков, особенно где много скотных дворов, неизбежно содержат массу различных отбросов и, несомненно, заражают текучие природные воды. Сточные воды, по самому своему происхождению, содержат много органических веществ, при гниении которых часто могут получаться ядовитые продукты, а, кроме того, сами по себе эти органические вещества являются прекрасной средой для развития различных болезнетворных микроорганизмов. Наконец, отбросы человеческого жилья содержат много веществ, представляющих собою ценное удобрение для земледельца, главным образом азота и фосфорной кислоты. Тело человека на один килограмм своего веса выделяет, в виде отбросов, 0,022 г фосфора и 0,26 г азота за 1 год. Химический анализ показывает, что из всех сточных вол Германии за 1 год можно было бы выделить 244 550 т жиров. От сухой перегонки ила, получающегося при отстаивании сточных вод, получилось бы 615450710 куб. м газа для освещения и 137000 т сернокислого аммония. Сам по себе ил является прекрасным удобрением.
      Задача техники, таким образом, сводится не только к обеззараживанию сточных вод, но и к возможному использованию тех продуктов, которые из них можно было бы выделить. Попадая в почву и медленно всасываясь ею, сточные полы под влиянием деятельности различных микроорганизмов почвы мало-помалу очищаются. Процесс этот идёт очень медленно. Можно ускорить этот процесс, если установить специальную станцию, где в особых вместилищах сточные воды остаются некоторое время, причём развивающиеся в них микроорганизмы довольно быстро их обеззараживают. Такой способ очистки называется биологической очисткой.
      В некоторых случаях сточные воды непосредственно употребляются как удобрения. Их выпускают (например в Москве) на так называемые «поля орошения», большие участки земли, которые благодаря этому превращаются в очень плодородные поля (см. рис. 58).
      Сточные воды иногда подвергаются сперва механической очистке, пропуская их через особые решёта. Здесь происходит задержка крупных предметов, попавших в сточные воды. Затем вода поступает в отстойники, бетонные резервуары ёмкостью в 100 куб. м. Отстоявшийся ил собирается отдельно. Он содержит около 90% влаги и может идти на удобрение полой, но лучше его подвергнуть дальнейшей обработке. С этой целью ил помешают в «септики», особые бетонные резервуары ёмкостью 40 куб. м. Здесь в течение трёх месяцев ил оставляют в покое. Под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов полужидкая масса ила разделяется в септиках на два слоя, верхний жидкий и нижний твёрдый Осадок спускают на особые площадки, где он через 3—8 дней вполне высыхает. Получается чёрная рыхлая масса, без запаха, представляющая собою богатое фосфором удобрение.
      Сточные волы после отстойника смешиваются для разжижения с чистой водой и спускаются в так называемые «рыбные пруды», в которых разводятся лучшие сорта рыбы. В рыбных прудах под влиянием жизнедеятельности водной растительности, рыб и микроорганизмов вода вполне обеззараживается. Поверхность прудов легко зарастает ряской, которая закрывает доступ воздуха в воду. Для борьбы с этим злом около рыбных прудов развивается утководство. Утки, плавая, разрушают поверхностную растительность и, кроме того, ныряя, взмучивают и перемешивают ил, помогая тем самым более скорому его обезвреживанию. Таким образом, кроме хорошего удобрения, использование сточных вод вызывает развитие рыбоводства и утководства.
      Иногда сточные воды предварительно обезжиривают. С этой целыо сточные воды подвергают обработке бензином или сероуглеродом, которые хорошо растворяют жиры. Полученный после отгонки бензина жир на соответствующих заводах перерабатывается на мыло и стеариновые свечи. С целью лучшего извлечения жиров, около производств, отбросы которых очень богаты жирами (скотобойни, крупные кондитерские и колбасные и т. п.), устанавливаются особые жиропоглотители.
     
      Физиологическая роль воды. Наши представления о воде не были бы достаточно полными, если бы мы не остановились на физиологической роли воды.
      Физиологическая роль воды станет легко понятной, если вспомнить, что растения и животные в главной массе состоят из воды. 100 кг человеческого тела содержат 70 кг, а у детей до 90 кг воды. Картофель содержит 75% воды, свёкла — 88%, а огурцы — 95%.
      Весь обмен вешеств, необходимый для роста и развития животного или растительного организма, происходит в растворах. Растения всасывают иебходимые им питательные вещества в виде уже готовых растворов из почвы. Твёрдая пища животных переводится в растворимое состояние под влиянием действия слюны, желудочного сока, сока поджелудочной железы и желчи. Раствор питательных вешеств переходит в систему кровеносных сосудов и вместе с кровью разносится по всему телу, где, вновь переходя в нерастворимое состояние, питательные вещества расходуются на построение новых частей организма. В результате различных химических процессов, главным образом окисления, в организме образуются вредные для пего продукты (например, мочевина), которые избытком воды выносятся наружу.
      Вода, таким образом, принимает участие во всех сторонах жизни природы, и жизнь на земле немыслима без воды.
      (Химическая хрестоматия, вып. I, под. ред. В. Н. Верховского)
     
     
      Ю. В. Ходаков
      ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ВОДОРОДА
     
      В течение многих веков от внимания людей ускользало существование газов, этих веществ-невидимок.
      Лишь постепенно и с трудом укреплялось убеждение, что газы столь же материальны, как и всё то, что доступно зрению и осязанию, и что без познания газов, без учёта их участия в различных явлениях невозможно понять химическую жизнь мира.
      Одну из самых важных заслуг химика XVII в. Ван-Гельмонта перед наукой составляет то, что именно он обогатил человеческий словарь новым словом: «газ». Он назвал так невидимые вещества, «которые не могут быть ни сохранены в сосудах, ни превращены в видимое тело». Ыо вскоре физик Бойль придумал способ собирать и сохранять газы в сосудах. Это очень важный шаг вперёд в познании газов, и опыт Бойля заслуживает подробного описания. Он опрокинул бутыль, наполненную разбавленной серной кислотой и железными гвоздями, горлышком в чашку, в которую тоже была налита серная кислота.
      Вот так описывает Бойль последующее:
      «Тотчас я увидел поднимающиеся воздушные пузырьки, которые, соединяясь, понижали уровень волы, занимая её место. Скоро вся вода была вытеснена из верхнего сосуда и заменена телом, которое совсем имело вид воздуха».
      Но здесь Бойль допускает серьёзную ошибку. Вместо того, чтобы исследовать природу полученного газа, он отождествляет этот газ с воздухом.
      Впрочем, исправление ошибки Войля не заставило себя долго ждать. Удивительные свойства газа, впервые собранного Бойлем и столь недопустимо спутанного с воздухом, открыл Лемери, современник Бойля. Вот какими словами описал он свой превосходный опыт:
      «Когда помешают в колбу средней величины три унции купоросного масла1 с 12 унциями воды и подбрасывают унцию желез-
      1 Серной кислоты.
      ных опилок, начинается кипение и растворение железа, которое производят бесцветные пары, поднимающиеся к верхней части сосуда. При поднесении к горлышку сосуда зажжённой лучинки пар моментально охватывается пламенем и раздаётся бурный взрыв. Затем пламя гаснет. Если же продолжать подбрасывать железные стружки, сосуд всё время будет наполнен пламенем, которое будет проникать и циркулировать до дна сосуда и гореть, как факел, над его горлышком»
      «Мне кажется, — восклицает поражённый Лемери,—что эти вспышки представляют в миниа.тюре горючую материю, которая течёт и воспламеняется в облаках, производя громы и молнии».
      «Горючий воздух» — отныне это название надолго закрепится за удивительным газом, выделяемым железом из серной кислоты. Надолго, но не навсегда, так как это название неправильно, вернее, неточно: горючи и некоторые другие газы. По если ешё долго газ «серной кислоты и железа» будет спутываться исследователями с другими горючими газами, то никто уже не спутает его, подобно Бойлю, с обыкновенным воздухом.
      Нашёлся человек, который взялся за разоблачение тайны его происхождения. Этот человек не принадлежал к числу химиков-профессионалов, как не были ими многие исследователи его времени, прославившие себя, тем не менее, великими химическими открытиями.
      Знатность происхождения обеспечивала ему блестящую карьеру государственного деятеля, а случайно доставшееся богатство открывало все возможности беспечной жизни. Но лорд Кэвендиш пренебрёг и тем и другим ради того удовлетворения, которое доставляет проникновение в тайны природы. До нас не дошло даже портрета этого учёного-отшельника, если не считать портретом поневоле приводимую всюду не очень искусную карикатуру. Зато сохранились воспоминания его современников, которые прекрасно заменяют самый искусный портрет, по крайней мере с точки зрения психологической характеристики этой замечательной личности. Вот один из этих рассказов:
      «Однажды Кэвендишу был представлен некий австрийский дворянин, который, по обычаю учтивых людей, начал уверять, что главной причиной его приезда в Лондон была именно надежда познакомиться с одним из величайших украшений его века — с величайшим современным естествоиспытателем. Кэвендиш не ответил на эту напыщенную речь ни слова, он стоял с опушенными глазами, растерянный и смушённый. Вдруг он замечает просвет в окружающем кольце людей и со всей стремительностью, на которую только был способен, бросается бежать и не успокаивается до тех пор, пока не чувствует себя в безопасности в своей карете, в которой и отправляется домой».
      И этот человек, который в обществе возбуждал лишь недоумение, смех и обидное сожаление, в своей лаборатории совершенно преображался: он проявлял необычайное остроумие и находчивость в постановке опытов, терпение и выдержку в достижении поставленных целей, словом, все те качества, которых ему так недоставало в общении с людьми.
      Скромность Кэвендиша была настолько велика, что из достоинства сделалась недостатком. Он с большими и длительными колебаниями решался на опубликование своих образцовых работ, и некоторые из них так и не увидели света до самой его смерти.
      Первая опубликованная в 1766 г. работа Кэвендиша посвяшена «горючему воздуху». Прежде всего Кэвендиш увеличивает число способов получения «горючего воздуха». Оказывается, что этот газ получается с одинаковым успехом, если железо заменить цинком или оловом, а серную кислоту соляной. «Горючий воздух», однако, не поддерживает горения, точно так же, как и дыхание животных, которые быстро погибают в его атмосфере. Что же касается взрывчатости «горючего воздуха», то оказывается, что это свойство проявляется лишь тогда, когда его предварительно смешают с воздухом.
      Уже одних этих чисто качественных наблюдений было бы достаточно, чтобы признать «горючий воздух» не имеющим ничего общего с обыкновенным воздухом, кроме одинакового внешнего вида, или, вернее, кроме отсутствия у того и другого какого-либо «вида» вообще. Но лозунг нашего исследователя гласил: «Rce определяется мерой, числом и весом». Следуя этому лозунгу, Кэвендиш определил, какой объём «горючего воздуха» выделяется при растворении в кислоте одного и того же количества разных металлов, при какой пропорции смешения «горючего воздуха» с обыкновенным получается взрыв наибольшей силы, и, наконец, определил удельный вес «горючего воздуха». Эту последнюю задачу он выполнил при помощи опыта, настолько остроумного по своему замыслу, что его невозможно обойти молчанием.
      Кэвендиш тщательно взвесил колбу с кислотой и цинком сперва до начала взаимодействия между этими веществами, а затем — после полного растворения цинка. Получилась некоторая убыль в весе, которая, по мнению Кэвендиша, как раз должна соответствовать весу улетучившегося «горючего воздуха». С другой стороны, Кэвендишу из опытов было известно, какой объём «горючего воздуха» должен выделиться при полном растворении кусочка цинка данного веса. Деля убыль веса колбы на этот объём, он и получил искомое — удельный вес «горючего воздуха». Этот удельный вес оказался необычайно малым. «Горючий газ» исключительно лёгок, он гораздо легче атмосферного воздуха. Это новая, чрезвычайно важная особенность «горючего воздуха», которая вскоре в руках людей, стоявших ближе к практике, получила замечательное применение.
      Так же трудолюбиво и последовательно изучил Кэвендиш другие свойства «горючего воздуха», вплоть до измерения силы звука при взрыве его смеси с воздухом. Создаётся впечатление, что этот неутомимый исследователь не хотел ничего оставить другим. Тем не менее самые трудные вопросы, связанные с «горючим воздухом», оставались невыясненными. Откуда берётся «горючий воздух»: из металла или из кислоты? Куда он девается или, лучше сказать — во что превращается при горении и взрыве?
      Наконец пробил час решения и этих загадок.
      Десять лет спустя после опубликования работы Кэвендиша, в 1766 г., один известный исследователь, по фамилии Маке, сжигая «горючий воздух», сделал интересное наблюдение. Он ввёл фарфоровое блюдечко в «горючий воздух», спокойно горевший в горлышке бутыли, и к своему удивлению обнаружил, что это пламя не оставляет на блюдечке никакой копоти. При этом он заметил и нечто другое: блюдечко покрылось капельками жидкости, бесцветной, как вода. Полученную жидкость он и его помощник тщательно исследовали и нашли, что это действительно чистая вода.
      Пламя без дыма и копоти было слишком удивительным явлением, чтобы не вызвать споров. Лавуазье усомнился, чтобы при горении «горючего воздуха» могла получаться вода. Для разъяснения своих сомнений он заготовил два больших сосуда, из которых один должен был доставлять «горючий воздух», а другой — кислород. Оба газа проводились посредством трубок с кранами в стеклянный колпак, где и должно было произойти их сгорание. Этот знаменательный опыт был произведён 24 июня 1783 г. в присутствии нескольких лиц. Результат не вызвал никаких сомнений.
      «Полученная вода, послушная всем поверочным испытаниям, какие только можно было придумать, — как рассказывает Лавуазье, — оказалась чистой, подобно дистиллированной; она не красила вытяжки из подсолнечника1, ни одним из известных реактивов нельзя было обнаружить в ней даже следов какой-либо примеси...
      1 Эта попытка заменяла в те времена лакмус, синюю краску, покраснение которой служит нам сейчас признаком присутствия кислоты.
      Итак, — заключает Лавуазье, — вода представляет собой не что иное, как окисленный «горючий воздух» или, иначе говоря, непосредственный продукт сгорания «горючего воздуха» в кислороде, лишённый света и тепла, выделяющихся при сгорании».
      При проведении описанного опыта в числе других присутствовал случайно находившийся в Париже секретарь Лондонского королевского общества. Он сообщил, что по ту сторону Ламанша ешё в прошлом году было произведено сжигание «горючего воздуха» в замкнутом пространстве и установлено, что при этом действительно получается чистая вода. Кто же опередил замечательного французского химика? — Не кто иной, как Кэвендиш, который спустя двадцать лет возвратился к своей старой теме. Его метод отличался от метода Лавуазье только тем, что он не сжигал водород, а взрывал электрической искрой смесь его с 2,5-кратным объёмом воздуха. Взорвав таким образом 500 тыс. гран1 «горючего воздуха», он сумел собрать до 135 гран воды, которая не имела ни вкуса, ни запаха и при испарении досуха не оставляла ни малейшего заметного осадка.
      1 Аптекарская мера веса, равная 0,0622 г.
      Медлительный Кэвендиш обнародовал свой отчёт в Лондонском королевском обществе лишь в 1784 г., тогда как Лавуазье изложил свои результаты перед Парижской академией наук 25 июня 1783 г., на целый год опередив своего соперника. В открытии сложного состава воды участвовали, таким образом, кроме Лавуазье и другие лица, в том числе Джемс Уатт, которому за рубежом неправильно приписывается честь изобретения паровой машины. Но Лавуазье яснее всех выразил великую истину: отныне вода не должна считаться простым веществом, ибо доказано, что она образована соединением «горючего воздуха» с «жизненным воздухом».
      Лавуазье, однако/не счёл вопрос поконченным. Получив воду посредством синтеза, т. е. соединения образующих её элементов, он захотел осуществить обратное — анализ, т. е. разложение воды на элементы.
      Раскалённое в жару кузнечного горна железо на воздухе окисляется, т. е. присоединяет кислород: не в состоянии ли оно отнять кислород от воды? Опыт оправдал эту надежду. При пропускании водяного пара над раскалёнными железными стружками, помещёнными в ружейном стволе, кислород действительно соединяется с железом и «горючий воздух» освобождается. Таким образом, теоретические соображения блестяще подтвердились, а попутно открылся новый способ получения «горючего воздуха».
      Но и на этом дело не кончается. «Нельзя ли, — спрашивает себя Лавуазье, — получить теперь обратно воду, пропуская «горючий воздух» над раскалённой окисью железа, т. е. заставляя его, в свою очередь, отнимать кислород от окиси железа, вместо того чтобы соединяться со свободным кислородом?» И опять его ожидания увенчиваются полным успехом: он получает вновь воду и металлическое железо в виде тончайшего порошка.
      Доказательством сложного состава воды завершился круг великих химических открытий, сделанных в XVIII в. В результате горизонты химической науки настолько расширились и прояснились, что явилась необходимость заменить старинные, случайные и несогласованные одни с другими названия различных вешеств новыми, которые указывали бы на взаимные отношения этих вешеств, на их химическое родство.
      Инициатором выступил молодой соотечественник Лавуазье и его последователь — Гюитон де Морво. В разработанной им новой химической номенклатуре «горючий воздух» занял место в списке элементов под именем «водорода». Действительно, уже не было никакого смысла настаивать на старом названии «горючий воздух» с тех пор, как, с одной стороны, было установлено отсутствие чего-либо общего между этим газом и воздухом, а, с другой — сделались известны и другие горючие газы. Новое название было очень удачно. Оно непосредственно указывало на отношение этого элемента к важнейшему его соединению — воде и сделалось поэтому общепринятым на всех языках мира1.
      1 Водород и сложный состав волы были известны китайским мудрецам аалолго до европейцев. Только в китайских учебниках водород называется иначе, его иаэвание слагается из значков, изображающих «огонь» и «газ».
      (Водород, 1937)
     
     
      ГЛАВА IV
      КИСЛОРОД. ВОЗДУХ
     
      »...В химии теория флогистона своей вековой экспериментальной работой впервые доставила тот материал, с помощью которого Лавуазье смог открыть в полученном Пристли кислороде реальный антипод фантастического флогистона и тем самым ниспровергнуть всю флогистонную теорию Но это отнюдь не означало устранения опытных результатов флогистики. Наоборот, они продолжали существовать: ггммсо их формулировка была перевёрнута, переведена с языка теории флогистона на современный химический язык; и постольку они сохранили своё значение».
      (Ф. Энгельс. Диалектика природы. 1948. стр. 29 )
     
      Б. Яффе
      ПРИСТЛИ НАХОДИТ ГАЗ, ПОДДЕРЖИВАЮЩИЙ ЖИЗНЬ
     
      Родившись в 1733 г. в Фнльлхэле, близ Лилсл, в семье строгих кальвинистов, Пристли получил духовное образование. В возрасте 22 лет он был отлучён от государственной церкви, осуждён на вечное проклятие и стал настоятелем диссидентов в Суффольке, получая 30 фунтов в год.
      1 Диссиденты — религиозная секта. Настоятель — священник.
      Пристли был принуждён заниматься преподаванием, чтобы пополнять свои скудные средства. Этот знаток французского, итальянского, арабского. сирийского и даже халдейского языков преподавал в школе с 7 час. утра до 4 час. пополудни, от 4 до 7 он давал частные уроки, кроме того, в каждую свободную минуту, которую ему удавалось урвать от своих обязанностей, он составлял английскую грамматику. Несколько лет спустя Пристли, преподавая языки в Академии, в Баррингтоне, посетил несколько лекций по элементарной химии и некоторое время изучал анатомию, прослушав курс лекций по этому предмету.
      В возрасте 34 лет Пристли, живя в Лидсе, выбивался из сил, чтобы содержать семью на свои скудные средства. Он не пользовался особенной популярностью у местных жителей и, кроме того, подобно Демосфену, имел серьёзный дефект речи. И всё же этот многосторонний англичанин находил время между своими обязанностями и метафизическими размышлениями для более практических дел. Во время одной из своих случайных поездок в Лондон он познакомился с Вениамином Франклином, который пробудил в нём интерес к электричеству. Пристли задумал написать историю этого предмета,
      для чего ему понадобилось ознакомиться с целым рядом статей и книг, снабдить которыми обязался Франклин. Это было началом его карьеры учёного. Пристли сам пишет: «В процессе работы пая историей электричества я был поставлен в необходимость проверить некоторые спорные факты, и это постепенно привело меня к более широкой области оригинальных опытов, для постановки которых я не жалел никаких доступных мне издержек».
      Некоторой частью своей славы Пристли обязан общественному пивоваренному заводу, находившемуся по соседству с его домом в Лидсе. на этом заводе, где всегда распространялся сильный запах, он проводил всё своё свободное время, производя опыты с газом, выделяющимся из огромных чанов во время процесса приготовления пива. Он зажигал деревянные лучинки и подносил их к пузырькам бесцветного газа, выделяющимся из бродящего пива. Эю было странным занятием, и рабочие на заводе качали головами, когда видели, как он сгибается над бродильными чанами в середине очень жаркого лета. Пристли был слишком занят своими исследованиями и не замечал сдерживаемого смеха окружающих. Его познания по химии были невелики, но он был хорошим наблюдателем. Он заметил, что этот бесцветный газ обладал способностью тушить горящие деревянные лучинки. Он предположил, что это тот же «постоянный поздух» («fixed air»)1, который 15 лет назад получил Джозеф Блэк, сын шотландского торговца вином, при нагревании известковых раковин.
      1 Углекислый газ.
      Могло ли это быть действительно так? Не имея возможности получать этот газ в достаточных количествах на пивоварне, Пристли научился получать его у себя дома. Ом попробовал растворить этот газ в воде. Газ не отличался значительной растворимостью, по некоторое количество его смешивалось с водой. Таким способом в продолжение двух-трёх минут Пристли приготовил, как он рассказывал, «стакан чрезвычайно приятной газированной воды, мало чем отличавшейся от сельтерской воды», что мы теперь называем газированной водой, — очень слабокислым раствором углекислого газа в воде. Королевское общество было чрезвычайно заинтересовано, и его попросили повторить этот опыт перед членами Колледжа врачей. Пристли обрадовался этой возможности и, когда во время опыта пузырьки газа проходили через воду, он попросил кого-нибудь из присутствующих попробовать этот раствор. Напиток этот очень понравился, и его рекомендовали лордам адмиралтейства как возможное лекарство при морской болезни. Пристли был награждён золотой медалыо общества за это открытие — это был первый триумф этого люби-теля-химика.
      Пристли был счастлив. Он занялся другими химическими опытами: попробовал нагревать поваренную соль с серной кислотой и получил вещество, которое не удавалась получить другим исследователям до него, так как Пристли стал собирать получающийся газ над жидкой ртутыо, а не над водой, как это делали его предшественники. Полученный им бесцветный газ обладал острым раздражающим запахом. Пристли попытался растворить его в воде. Сотни объёмов этого газа легко растворялись — вода его жадно поглощала. Неудивительно, что этот газ не был выделен раньше: он растворялся в той воде, над которой его хотели собрать. Раствор этого газа в воде — это хлористоводородная или соляная кислота. Она в настоящее время имеет широкое применение и употребляется для очистки металлов и при изготовлении клея и желатина. Это было новым вкладом в химию, сделанным этим простым любителем.
      Община Джозефа Пристли не понимала его интереса к бутылям и колбам. Казалось, что он служит двум идеям. По этому поводу начало проявляться некоторое недовольство, но Пристли был слишком увлечён своей наукой, чтобы обращать на это внимание. Он теперь был занят нагреванием аммичной воды и собиранием другого бесцветного газа над ртутью. Этот газ тоже обладал характерным раздражающим запахом. Пары аммиака наполняли комнату Пристли, когда он наклонялся над открытой печью, помешивая угли, чтобы они лучше горели.
      Пристли обогатил науку первым точным исследованием способа приготовления и свойств чистого аммиака — того газа, который теперь с таким успехом применяется в холодильном деле. Нужды нет, что от этих паров его глаза сильно слезились, и что он почти ослеп, а обитатели его дома принуждены были выходить наружу, чтобы не задохнуться! Эти опыты приводили его в большой восторг. Во время одного из своих опытов Пристли привёл в соприкосновение эти два сухих, бесцветных, неприятно пахнущих газа — хлористый водород и аммиак. Результат удивил его. Газы внезапно исчезли, а вместо них образовалось красивое белое облако, которое постепенно осело в виде тонкого белого порошка. Произошло значительное весьма глубоко идущее химическое изменение. Два резко пахнущих газа соединились и образовался белый порошок, не обладающий запахом — хлористый аммоний, который теперь употребляется в качестве электролита в сухих батареях.
      Так, в продолжение немногих лет Пристли, яркий приверженец науки, сделал ряд замечательных открытий. Он всё больше и больше времени проводил в своей лаборатории, приспособленной для его работ. Химия окончательно взяла его в плен. Научный мир начал всё больше и больше узнавать о его работах.
      Вскоре он получил предложение сопровождать капитана Джемса Кука в его втором путешествии в южные моря. У него было искушение принять это предложение, но, к счастью, нашлись препятствия к его участию в этом путешествии. Он остался дома и продолжал работу над постановкой большого опыта, принесшего ему громкую славу.
      Опыты Пристли над различными газами или «воздухами», как он их называл, сделали его очень искусным в их приготовлении и собирании. До него различные газы изучались путём собирания их в бычьи пузыри. Это был очень несовершенный метод, притом же пузыри были непрозрачны. Пристли ввёл и разработал простой современный метод собирания газов. Он наполнял бутыль ртутью и располагал бутыль так, что её горлышко находилось ниже уровня ртути в сосуде. Выделяющийся газ вытеснял ртуть из бутыли в сосуд и оказывался заключённым в крепком прозрачном цилиндре.
      Работая над газами, нерастворимыми в воде, Пристли наполнял бутыль и сосуд водой, более лёгкой и гораздо более дешёвой, чем ртуть, как это до него делали Хэле и Мэйов. Введение этого способа явилось существенным прогрессом в методике изучения газов1.
      1 Пристли выделил и собрал также сернистый газ.
      Пристли нагревал большое число твёрдых веществ на огне своего очага. Теперь он занялся утилизацией солнечного тепла при помощи увеличительного стекла. Концентрируя солнечные лучи при помощи линзы, он нашёл, что может получить достаточное количество тепла, чтобы зажечь дерево и другие твёрдые тела. Наконец, он достал очень большую линзу, имевшую 30,5 см в диаметре, и ему удалось нагреть до высокой температуры многие природные и искусственные вещества. Он помещал эти твёрдые вещества под стеклянный колокол, устроенный таким образом, что образующийся в нём газ, выходя наружу, попадал в бутыль, помещённую над ртутью. Зажигательная линза помещалась вне колокола, и солнечное тепло концентрировалось на подвергавшемся исследованию веществе. При помощи этого прибора Пристли решил в воскресенье 1 августа 1774 г. «выделить воздух из mercurius calcinatus per se» вещества, представляющего собой красный порошок, известный ешё Геберу и получаемый при нагревании ртути на воздухе. «Действительно я нашёл, — пишет он в своём отчёте, — что воздух начал вскоре выделяться».
      Но и в этом не было ничего необычайного. Другие учёные тоже получали газы при нагревании твёрдых тел. За три года до этого Шееле, знаменитый шведский аптекарь-химик, пришёл точно к таким же результатам, собрав газ, названный нм «воздухом эмпирей» «ешругеа air». 100 лет назад Роберт Бойль нагревал совершенно такой же красный порошок и получил обычную ртуть. Стефан Хэле тоже выделил газ из селитры, но не догадался о связи этого газа с воздухом. Алхимик Экк из Зальцбаха произвёл этот опыт три столетия назад в Германии, и всё же учёный мир не был тогда так взволнован, так как ни одно из свойств этого газа не было открыто.
      В лаборатории Пристли горела свеча. Его заинтересовало, какое действие окажет выделенный им газ на пламя свечи. Из простого любопытства он поместил свечу в бутыль с этим газом. Пламя не потухло; наоборот, свеча разгорелась с необычайной яркостью. Он был страшно заинтересован, но совершенно не находил объяснения этому явлению. Он внёс кусок раскалённого каменного угля в другую бутыль с этим газом и увидел, что уголь даёт искры и трешит, совсем как горящий лист бумаги, смоченный раствором селитры. Уголь скоро весь сгорел до конца. Пристли был удивлён. Тогда он внёс в бутыль раскалённую докрасна железную проволоку. Металл накалился до белого каления и пылал как «одержимый духами». Волнение Пристли не имело границ.
      Это случайное внесение в бутыль с газом горящей свечи произвело своего рода революцию в химии. Вспоминая об этом достопамятном случае несколько лет спустя, Пристли писал; «Я теперь не могу вспомнить, что я имел в виду, производя этот опыт, но у меня не было ни малейшего представления о том, что получится. Если бы передо мной не стояла зажжённая свеча, я наверное никогда бы не произвёл этого испытания, и вся цепь моих дальнейших опытов, относящихся к этому виду воздуха, не была бы осуществлена... Многое больше зависит от случая, чем от заранее намеченного плана или предвиденной теории».
      В это время Пристли не имел понятия о действительной природе этого газа. Он думал, что этот газ не простое вещество, которое мы теперь знаем как кислород, а какое-нибудь необычайное соединение. Но он продолжал изучать этот таинственный активный газ, который выделялся из красного ртутного порошка. Нащупывая пути, стеснённый скудными средствами, с небольшим запасом знаний по химии и без ясной цели перед собой, он всё же продолжал исследовать свойства этого газа. Однажды раньше он его тоже случайно выделил из селитры, но не исследовал тогда его свойства. Настоящий учёный определил бы характер выделенного газа, как только получил бы его, но Пристли не был настоящим исследователем.
      В то время воздух, которым мы дышим, рассматривался как чистое, простое, элементарное вещество, вроде золота или ртути. Раньше сам Пристли высказал предположение, что вулканы создали атмосферу, снабжая землю воздухом, вначале воспламеняемым, затем теряющим свою способность гореть благодаря
      промывке в воде и окончательно очищающимся благодаря произрастанию растений. Он пришёл к заключению, что растительный мир является величайшей восстанавливающей силой в природе, так как заметил, что если поместить растения в запаянные сосуды, в которых перед тем дышали животные или горела свеча, то воздух опять становится пригодным для дыхания. Но как раз, приблизительно в это же самое время, Даниэль Рэзерфорд, медик, занимавший кафедру ботаники в Эдинбургском университете, нашёл, что в воздухе содержатся два различных вещества. Он поглотил небольшое количество углекислоты из воздуха при помощи известковой воды, которая при этом стала мутной, как молоко. Затем он заставил маленькое животное дышать в ограниченном объёме воздуха, причём после поглощения углекислого газа около четырёх пятых исследуемого объёма воздуха осталось в виде инертного газа. Этот неактивный газ воздуха был назван Шапталем «рождающим селитру» («nitrogenium»), потому что он содержится в селитре (nilrurn).
      Пристли читал об этих опытах. Он начинал догадываться. Он очень сильно нагрел в воздухе свинец и наблюдал, как он постепенно становится красным. Этот красный порошок он обработал точно таким же способом, каким он обрабатывал красный порошок ртути. Пристли принялся танцевать от радости, так как он опять выделил кислород. Он получил подтверждение своей догадки, что кислород, полученный как из ртутного красного порошка, так и из красного свинца, первоначально происходит из атмосферы. «Может быть это и есть тот воздух, который является причиной способности атмосферы поддерживать жизнь, — подумал Пристли, — я должен испытать, насколько полезным для здоровья является этот воздух».
      В марте 1775 г. Пристли производит необычайный опыт в большом замке лорда Шельбурна в Бовуде близ Кална. Накануне ночью он расставил мышеловки в виде маленьких железных клеток, из которых легко можно было вынуть мышей живыми. Но что же он собирается делать с мышами? Они должны помочь ему открыть одну тайну. Он берёт два одинаковых стеклянных сосуда, один из них он наполняет кислородом, а другой — простым обычным воздухом, и помешает их над водой.
      На следующее утро он вынимает из мышеловки одну из пойманных мышей, берёт её и быстро вносит в сосуд с обычным воздухом, опрокинутым над водой. Он сажает мышь на высокую платформу внутри сосуда над поверхностью воды. Это маленькое животное не должно утонуть. Затем в другой сосуд, наполненный кислородом, он сажает вторую живую мышь с теми же предосторожностями.
      Сидя на стуле и наблюдая за своим любопытным опытом, Пристли развлекает себя игрой на флейте. Он не имеет представления, как долго ему придётся ждать. Вдруг он перестаёт играть. Мышь, помещённая в сосуд с обычным воздухом, начинает показывать признаки недомогания и усталости. Пристли отбрасывает свою флейту и смотрит на часы. Через 15 минут мышь впадает в беспамятство. Пристли хватает её за хвост и быстро, но осторожно извлекает её из тюрьмы. Слишком поздно — мышь околела. Он смотрит на мышь во втором сосуде, содержащем кислород. Что же происходит с этой маленькой узницей? Ничего, возбуждающего тревогу. Она продолжает бодро двигаться. Проходит ешё 10 MiriyT, Пристли всё ешё продолжает наблюдать за животным. Мышь начинает проявлять неоспоримые признаки усталости. »Её движения становятся вялыми — она впадает в оцепенение. Пристли бросается её освободить и вынимает из сосуда, как кажется на первый взгляд, мёртвой. Она страшно похолодела, но её сердце ешё бьётся. Пристли счастлив. Он бежит к огню, старается отогреть эту маленькую мышку и смотрит, как она постепенно оживает. Через 5 минут она опять такая же дея тельная, как и раньше. Он не верит своим глазам. В продолжение 30 минут это животное находилось в его кислороде и выжило, тогда как первая мышь, помещённая в обычный воздух, погибла в течение половины этого времени!
      В чём же причина этого явления? Возможно ли, что его кис лород чище обычного воздуха, или же обычный воздух содержит какое-нибудь вещество, которое убивает жизнь? Возможно, что это простая случайность. Всю эту ночь Пристли размышляет о мышах и о своём кислороде. Он начинает подозревать, что его кислород, по крайней мере, так же хорош, как обычный воздух Однако он «не может с уверенностью утверждать, что кислород лучше, основываясь на том, что одна мышь смогла прожить четверть часа в определённом объёме воздуха, потому что не исключена возможность, что другая мышь сможет прожить в нём полчаса», — говорит он себе. И следующее утро застаёт Пристли повторяющим опыт с мышами, чтобы раскрыть эту тайну воздуха
      Пристли берёт тот стеклянный сосуд, в котором мышь выжила целых 30 минут в прошлый день. В этом сосуде ещё содержится кислород. Он собирается употребить этот воздух вторично, хотя последний уже загрязнён дыханием первой мыши. Пристли предполагает поместить сразу две или три мыши в этот сосуд, но отказывается от этой мысли: был случай, когда одна мышь растерзала другую, хотя у них было достаточно пиши на двоих. Итак, он берёт одну единственную мышь и помещает её на плавающую платформу. Пристли сосредоточенно наблюдает за ней 30 минут, в течение которых она чувствует себя совершенно здоровой. По постепенно мышь впадает в дремотное состояние, и «так как я не позаботился о том. чтобы поместить сосуд в тёплое место, мышь околела от холода. Во всяком случае мышь прожила в три раза больше, чем она, по всей вероятности, могла бы выжить в таком же количестве обычного воздуха, и поэтому я не считал нужным, — писал Пристли, — продолжать дальнейшие опыты с мышами».
      Пристли был теперь убеждён в полезности своего кислорода для здоровья. Опыты с мышами это несомненно доказали.
      На этом он мог бы прекратить свои опыты, но Пристли обладал любознательностью истинных естествоиспытателей. Он решил поставить себя на место скромной мыши и испробовать этот газообразный источник, поддерживающий жизнь. Это опасное дело — вдыхать неизвестные газы, но доктор Мэйов за 100 лет до него сделал наблюдение, что один газ («селитряно-воздушный дух», получении им из селитры) при вдыхании его в лёгкие придаёт красную окраску артериальной крови. Пристли заинтересовался, не окажет ли такое же действие и его кислород. Он вдохнул некоторое количество свежеприготовленного кислорода через стеклянную трубочку и с удивлением отметил, что ощущение в лёгких мало отличается от дыхания обычным воздухом, но, как отмечает Пристли, «мне казалось, что некоторое время потом я дышал чрезвычайно свободно и легко. Кто знает, может быть этот чистый воздух станет со временем модным предметом роскоши. До сих пор ешё только моя мышь и я пользовались привилегией дышать им». Пристли предвидел возможность многих практических применений этого очень активного газа «он может быть очень полезным при некоторых тяжёлых болезнях лёгких, когда (как он объяснял в принятой им терминологии флогистона) обычный воздух не может достаточно быстро удалять флогнетнропанные испорченные испарения». В наше время кислород действительно применяется при воспалении лёгких, когда лёгкие настолько уменьшаются в объёме, что пациент не получает достаточно кислорода из воздуха. Пожарные, борющиеся с удушливым дымом, спасательные отряды в шахтах, лётчики и альпинисты, поднимающиеся на высоты, где воздух очень разрежен, берут с собой баллоны с чистым кислородом.
      Пристли больше полутора столетий назад мечтал об этих современных практических применениях кислорода. Пн предвидел также опасность, таящуюся в постоянном вдыхании кислорода вместо обычного воздуха. «Как свеча сгорает гораздо быстрее в этом воздухе, чем в обычном, так и мы можем прожить нашу жизнь слишком быстро. Моралист во всяком случае может утверждать, что мы не заслуживаем воздуха лучше, которым нас снабжает природа».
      Пристли продолжал исследовать, насколько хорош открытый им газ. Он нашёл, что этот газ «в пять или шесть раз лучше, чем обычный воздух». Егo склонный к воображению ум часто бывал практичным, и Пристли опять стал искать возможностей применения кислорода. Он увидел, что. раздувая огонь кислородом вместо обычного воздуха, можно в сильной степени увеличить жар пламени. Пристли испробовал это в присутствии своего друга Магеллана, наполнив пузырь кислородом и выдувая его через стеклянную трубочку на зажжённый кусочек дерева. Слабый огонёк сразу разгорелся в мощное пламя. Это явилось зародышем современной автогенной сварки, которая поглотает 85 млн. м3 кислорода ежегодно. Пристли даже предположил, что было бы полезно снабдить кислородом из большого резервуара пару раздувальных мехов, но не развил этой мысли, предоставив Роберту Хэру из Филадельфии изобрести кислородно-водородную горелку.
      Результаты опытов привели Пристли в восторг. Через несколько недель лорд Шельбури отправился в путешествие на континент. Пристли сопровождал лорда. Во время его пребывания в Париже Магеллан, потомок кругосветного путешественника, представил его всем наиболее выдающимся французским химикам. В лаборатории Лавуазье в присутствии целого ряда учёных Пристли рассказал о результатах некоторых своих наиболее интересных опытов. Лавуазье оказал ему честь своим вниманием, и во время совместного обеда Пристли не скрыл ничего, что ему удалось открыть в последние годы его занятий наукой, «не имея в то время никакого представления о том, куда приведут эти замечательные опыты». Лавуазье прислушивался к каждому слову этого англичанина, и когда Пристли ушёл, чтобы зайти к министру Кадэ, от которого он хотел получить очень чистый образец красного ртутного порошка, Лавуазье отправился в свою лабораторию, разжёг свою печь и повторил все опыты Пристли.
      Пристли вернулся в Англию, не подозревая, что выйдет из его встречи с Лавуазье. Пристли знал уже, что воздух не представляет собой простого элементарного вешества. Загадка воздуха была на пороге своего разрешения, когда Пристли родился. В Китае, за много столетий до этого, уже писали об «ине» — активной составной части воздуха, которая соединяется с серой и некоторыми металлами. Леонардо да Винчи, этот многогранный итальянский гений, был убеждён ешё в пятнадцатом столетии, что в воздухе имеются два вешества. Другие учёные тоже смутно догадывались о действительной природе воздуха. Всё же Пристли был первым, кто при помоши химического исследования выделил невидимый кислород воздуха и первый разрешил загадку атмосферы, открыв этот самый распространённый на земле элемент.
      (Тигли, Жизнь и достижения великих химиков)
     
     
      Б. И. Меншуткин
      А. Л. ЛАВУАЗЬЕ
     
      В истории химии известно мало имён, с которыми было бы связано столько важных химических событий, как с именем Антуана Лорана Лавуазье. Сам Лавуазье сделал сравнительно мало открытий, но он обладал весьма редким даром объединять новые факты, открытия других и свои собственные опыты в одно целое. Это был один из самых выдающихся естествоиспытателей, работа которого оказала громадное влияние на развитие не только химии, но и других естественных наук, внеся в них количественные способы исследования и точность. Прекрасный язык, которым излагает Лавуазье свои мысли, простой и образный, где каждое слово вызывает в читателе именно то представление, которое хочет дать автор, является прообразом того, к чему должен стремиться каждый учёный.
      А. Л. Лавуазье родился 26 августа 1743 г. Мальчик рос в обществе высоко одарённых людей — родственников и знакомых его отца, занимавших
      важные служебные посты и привыкших обсуждать в своём кругу разные вопросы науки и общественной жизни. При таких обсуждениях всегда присутствовал и будущий учёный, вскоре обративший на себя внимание своей смышлёностью и развитием. Отец его, выдающийся юрист, хотел дать сыну юридическое образование; но заметив в молодом человеке склонность к математике и естественным наукам, он поместил его в колледж Мазарини, в программу которого входили эти науки.
      По окончании курса Лавуазье поступил в высшее юридическое училище, где 6 сентября 1763 г. получил степень бакалавра прав, а через год — лиценциата прав. Но при этом он не прекращал занятий естественными науками, к которым ещё в колледже получил большое пристрастие, продолжая изучать их под руководством самых выдающихся учёных своего времени — математика аббата де-ла-Кайль, ботаника Бернада де Жюссиё, геолога и минералога Геттара, ассистентом которого он сделался с 1763 г. Особенно же привлекали молодого юриста лекции по химии профессора Руэля. Прекрасно обставленные, сопровождавшиеся многочисленными опытами, лекции эти собирали всегда полную аудиторию. Из записей этих лекций, дошедших до нас в нескольких экземплярах, видно, что Руэль стремился дать слушателям полное представление о состоянии тогдашней химии Подобно другим химикам той эпохи, он был сторонником теории флогистона и объяснял химические явления, исходя из этой теории. В конце концов Лавуазье совершенно забросил юриспруденцию и весь отдался занятиям естествознанием. Исключительная работоспособность и систематичность делали занятия его весьма продуктивными; он пытался всегда доходить до корня вещей и находить объяснение явлений.
      Наряду с этим Лавуазье живо интересовался вопросами техническими и социально-экономическими. Первое его научное исследование о составе гипса является в то же время и первым сообщением, сделанным им 27 сентября 1765 г. Парижской Академии наук. В том же году Лавуазье принимает участие в конкурсе, объявленном Академией на изыскание лучшего способа уличного освещения Парижа. За своё произведение Лавуазье получил золотую медаль.
      Естественно, что вскоре известный астроном Лялянд предложил избрать Лавуазье, как человека весьма образованного, умного, энергичного и весьма полезного для пауки, в члены Академии наук. Избрание состоялось 1 июня 1768 г. Лавуазье впервые присутствовал на заседании Академии, в котором он был намечен членом нескольких комиссий. Деятельность его в этих комиссиях отмечена той же методичностью, которая характеризует всю его работу.
      Желая улучшить своё материальное положение, Лавуазье в том же году совершил акт, имевший для него роковые последствия: он сделался одним из откупщиков по внутренним налогам, «генеральным фермером»1, предварительно очень основательно изучив всё, касающееся откупа. Ему были поручены надсмотр над производством табака, надзор над таможенными операциями и другие дела по косвенным налогам. За это дело Лавуазье взялся со свойственной ему энергией и в 1769—1770 гг иного путешествовал по Франции в интересах откупа.
      1 Откупщики брали налоги на откуп от государства, т. е. вносили в казну ежегодно определённую сумму денег, а сами собирали с народа налоги; разница шла в их пользу.
      Эти поездки были использованы им также для исследования питьевых и иных природных вод. Изучая их, Лавуазье заметил, что даже стократная перегонка не позволяет вполне избавить воду от примесей, растворённых в ней. Предполагая, что источником последних являются применяемые для перегонки сосуды, он в продолжение 100 дней нагревал в стеклянном сосуде воду до 90°. Затем путём точного взвешивания он определил потерю веса сосуда и вес выделенных из воды загрязнений: оба веса оказались тождественными. Так Лавуазье опроверг стародавнее мнение, что вода может превращаться в «землю».
      Десять лет — с 17/1 по 1781 г. — были, пожалуй, самыми плодотворными в научном отношении: в течение их Лавуазье доказал справедливость своей новой теории горения как химического взаимодействия тел с кислородом.
      Масса лежащих на Лавуазье обязанностей заставляла его методически точно распределять свой день. Часы с 6 до 9 утра и с 7 до 10 вечера были посвящены химии; остальное время дня Лавуазье отдавал работе в Академии, по откупу в разных комиссиях. Один день в неделю целиком был отведён работе в лаборатории; сюда приходили посетители, принимавшие горячее участие в обсуждении получаемых результатов.
      Приступая к изучению явлений горения и обжигания металлов, Лавуазье писал: «Я предполагаю повторить всё сделанное предшественниками, принимая всевозможные меры предосторожности, чтобы объединить уже известное о связанном или освобождающемся воздухе с другими фактами и дать новую теорию. Работы упомянутых авторов, если их рассматривать с этой точки зрения, дают мне отдельные звенья цепи... Но надо сделать очень многие опыты, чтобы получить полную последовательность».
      Соответствующие опыты, начатые в октябре 1772 г., были поставлены строго количественно: тщательно взвешивались взятые и полученные вещества.
      Одним из первых результатов опытов явилось обнаружение увеличения веса при горении серы, фосфора, угля. Затем также тщательно были изучены явления обжигания металлов.
      Приведу здесь некоторые данные об опытах, теперь редко упоминаемых, но в своё время вызвавших величайший интерес среди современников, — об опытах сжигания алмазов.
      Давно уже было сделано наблюдение, что при достаточно сильном нагревании на воздухе алмазы исчезают бесследно. Лавуазье на опыте доказал, что решающая роль в этом явлении принадлежит воздуху; алмаз, к которому воздух не имеет доступа, не изменяется при той же температуре. Алмаз, сожжённый под стеклянным колоколом солнечными лучами, собранными в фокусе зажигательного стекла, дал, как и предполагал Лавуазье, газ, бесцветный, образовывавший с известковой водою белый осадок, который вскипал при обливании кислотою; это был углекислый газ. Для подтверждения этого был сожжён в тех же условиях кусочек древесного угля; в результате, как и при сожжении алмаза, получен был углекислый газ. Отсюда А. Лавуазье сделал вывод, что алмаз есть видоизменение угля: оба вещества при горении дают углекислый газ.
      Опыты Лавуазье и важнейшие выводы из них описаны им в 1774 г. Мастерское изложение даёт такие убедительные доказательства мнения, что воздух состоит из двух газов, один нэ которых соединяется с веществами при горении и обжигании, что приходится удивляться, как после этого теория флогистона могла ещё удержать за собою неистовых приверженцев. Дальнейшие выводы из этих опытов приведены в статье 1775 г., в которой Лавуазье специально рассматривает природу образующихся при горении газов, особенно — углекислого газа.
      Наряду с этими научными работами Лавуазье самым дея тельным образом занимался и практическими вопросами, связанными с производством табака, соли и т. д. В 1775 г. он был назначен «главным распорядителем порохов», т. е. инспектором выделки пороха. Он совершенно преобразовал это дело, сосредоточив его, начиная с производства селитры и кончая выделкою пороха, в руках государства. В результате производительность заводов значительно возросла, а стоимость пороха понизилась.
      Лавуазье переселился в Арсенал, где устроил себе лабораторию, в которой работал в течение почти всей своей жизни. Эта лаборатория сделалась центром собраний учёных — и француз ских, и заграничных, принимавших деятельное участие не только в обсуждениях, но и в самих опытах. Обычно здесь до предста вления доклада Академии Лавуазье производил необходимые опыты перед друзьями и знакомыми и вместе с ними обсуждал результаты их в свете своей кислородной теории. Неопровержимо доказав справедливость этой теории, он перенёс центр своей научной деятельности в другую область, связанную с прежней: он занялся всесторонним изучением химической стороны дыхания и тех изменений, которые при этом происходят с воздухом. Он доказал присутствие в выдыхаемом воздухе того же углекислого газа, который образуется при горении. То обстоятельство, что водный раствор этого газа обладает кислыми свойствами, в связи со свойствами продуктов горения серы и фосфора, дало повод Лавуазье считать, что все кислородные соединения — кислоты, что он и выразил в названии «кислород», т. е. образователь кислот. Интересно отметить, что название «углекислота», данное тогда углекислому газу, до сих пор применяется многими, хотя ещё более ста лет тому назад было доказано, что углекислота и углекислый газ — два разных вещества.
      В 1785 г. Лавуазье назначается директором Академии наук и тотчас же приступает к её преобразованию. С этого времени он ещё более тесно, чем раньше, связывается с Академией. Темп химических работ Лавуазье в это время замедляется, но тем не менее из-под его пера выходит ряд важных произведений, интересных практических приложений химии. Из последних упомянем лишь работу в комитете по воздухоплаванию, тогда только что зарождавшемуся: первый воздушный шар, наполненный водородом, взлетел в 1783 г.
      К 1790 г. было закончено большое исследование о природе теплоты, сделанное Лавуазье совместно с академиком Лапласом. В этой работе они показали, как измерять количество теплоты, как определять теплоёмкость тел; изобретённые ими приборы — калориметры — применяются с этой целью и в настоящее время. От этих работ Лавуазье перешёл к изучению возникновения теплоты в животном организме и установил, что теплота есть результат медленного процесса горения, вполне аналогичного горению угля.
      Необходимо сказать ещё о работах Лавуазье по разложению воды, осуществлённых в 1783 г. пропусканием водяного пара над раскалённым железом, и по синтезу её: эти работы окончательно доказали сложный состав воды и природу водорода — образо-вателя её. В связи с добытыми им результатами Лавуазье стал более энергично выступать против теории флогистона, теории, которая, конечно, могла существовать только в химии, не применявшей количественных определений.
      Всю свою новую химию в окончательном виде Лавуазье опубликовал в 1787—1789 гг. Первая из этих дат есть время состав ления новых названий веществ, названий, указывающих состав тел из образующих их химических элементов по данным химиче ского анализа. Эта первая научная химическая номенклатура имела целью отграничить новую химию от старой — флогистонной. Эта же номенклатура проведена и в «Элементарном курсе химии» 1789 г.
      Первая часть этого замечательного труда посвящена описанию количественных опытов образования и разложения газов, горения простых веществ, образования кислот и солей Произведя изучение явления брожения, Лавуазье подчёркивает особенность химического взаимодействия следующими словами: «Ничто не творится ни в искусственных процессах, ни в природных, и можно выставить положение, что во всякой операции имеется одинаковое количество материи до и после операции, что качество и кати чество начал (стались темн же самыми, произошли лишь переме шения, перегруппировки. На этом положении основано всё искус ство делать опыты в химии. Необходимо предполагать во всех настоящее (полное) равенство между началами исследуемого тела и получаемого из него анализом». Это химическое равен ство — математическое выражение равенства веса тела до и после взаимодействия».
      Вторая часть курса говорит о простых, неразлагаемых анэ лнзом, веществах, которые составляют химические элементы; таковых wrIaBya:»bo насчитывает 33 (в том числе свет и теплота, причём он указывает, что усовершенствование методов анализа может повести за собою разложение некоторых элементов). Далее идут образуемые ими взаимные соединения. Наконец, третья чясть, посвящённая приборам и операциям в химии, иллюстрирована многочисленными гравюрами, сделанными женою Лавуазье
      Лавуазье принял участие в завершении предпринятой Академией няук разработке системы мер и весов. Эта работа была продолжена в Национальном собрании, которое постановило вве сти десятичную систему мер и весов, основанную на длине эем ного меридиана. Для этого был образован ряд комитетов и комис сий. во главе которых стояли Лавуазье. Кондорсе, Лаплас. Он» выполнили порученную им работу, результатом которой и явилась метрическая система, применяемая теперь всюду. Это одн» яэ последних научных работ Лавуазье.
      Откуп и откупщики давно уже составляли предмет справедливой ненависти народа. Национальное собрание в марте 1791 г отменило откуп и предложило к 1 января 1791 г. произвести ликвидацию его. С этого времени Лавуазье оставил работу в этом учреждении. Движение против откупщиков продолжало развиваться, и в 1793 г. Конвент постановил арестовать откупщиков и ускорить ликвидацию откупа. Вместе с другими 24 ноября был арестован и Лавуазье.
      После разбирательства дела в трибунале 8 мая 1794 г., все откупщики были приговорены к смертной казни, и в тот же день вместе с другими Лавуазье был гильотинирован.
      1 Закон сохранения веса веществ при химических реакциях впервые бы» точно сформулирован ещё в 1748 году М В Ломоносовым, т. е за 41 год до формулировки «того закона, сделанной Лавуазье (Состав.)
      (Вестник знания. №3. 1936)
     
     
      А. Л. Лавуазье
      АНАЛИЗ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
     
      Химия даёт в общем два пути для определения природы составных частей какого-нибудь тела: синтез и разложение. Когда, например, смешивают вместе воду и винный спирт, или алкоголь, и в результате этого смешения получают известную жидкость, носящую в продаже название водки, то имеют право заключить, что водка представляет собою соединение спирта и воды; но к тому же самому заключению можно прийти и путём разложения, — и вообще в химии нелыя считать себя вполне удовлетворённым, пока не удастся сочетать оба эти рода доказательств.
      Это преимущество имеется при анализе атмосферного воздуха — его можно разложить и вновь получить, и я ограничусь адесь сообщением лишь о наиболее убедительных опытах, которые были протиедсиы в этом направлении. Среди них нет почти ни одного, который не был бы мною самим произведён, или потому. что я их первый поставил, или потому, что я повторил их под новым углом зрения. — с целью произвести анализ атмосферного воздуха.
      Я взял реторту объёмом приблизительно в 36 куб. дюймов1, с очень длинной шейкой, имевшей 6-7 линий2 ширины внутреннего просвета. Я изогнул сё так, чтобы, поместив на печку, можно было конец её шейки подвести под колокол, помещённый над ртутной ванной. В эту реторту я ввёл 4 унции3 очень чистой ртути, мем, путём всасывания посредством сифона, который я ввёл под колокол, я поднял ртуть до определенного уровня и тщательно отметил этот уровень полоской приклеенной бумаги, точно наблюдая при этом показания барометра и термометра.
      1 1 куб дюйм — 16,4 см2
      2 1 линия — 2,5 мм
      3 1 унция — 28.35 г.
      Закончив, таким образом, все приготовления, я зажёг огонь в печке и поддерживал его почти без перерыва в течение 12 дней, причём ртуть нагревалась до температуры, необходимой для её кипения.
      В течение нсего первого дня не произошло ничего примечательного: ртуть, хотя и не кипевшая, находилась в состоянии непрерывного испарения и покрывала внутренние стенки реторты капельками, сначала очень мелкими, но постепенно увеличивающимися, и, при достижении известного объёма, падавшими от собственной тяжести на дно реторты и соединявшимися с остальной ртутью. Из второй день я начал замечать плавающие на поверхности ртути небольшие красные частички, которые в течение четырёх или пяти дней увеличивались в количестве и объёме, после чего перестали увеличиваться и оставались в абсолютно неизменном виде. По прошествии 12 дней, видя, что окаливание ртути нисколько больше не прогрессирует, я потушил огонь и дал остыть прибору. Объём воздуха, содержавшегося как в реторте, так и в её шейке и в свободной части колокола, приведённый к 28 дюймам4 давления и 10 градусам температуры, был до опыта равен приблизительно 50 куб. дюймам. По окончании операции тот же объём, при том же давлении и той же температуре, оказался равным всего лишь 42—43 дюймам; следовательно, произошло уменьшение приблизительно на одну шестую. С другой стороны, тщательно собрав образовавшиеся на поверхности красные частицы и отделив их, насколько было возможно, от жидкой ртути, в которой они плавали, я нашёл их вес равным 45 гранам5.
      4 1 дюйм — 2.54 см.
      5 1 гран — 0,005 г.
      Мне пришлось повторить несколько раз это прокаливание ртути в замкнутых сосудах, потому что очень трудно в одном и том же опыте собрать и сохранить и воздух, в котором производился опыт, и красные частицы образовавшейся ртутной окалины. Мне придётся часто соединять таким образом в одном описании результаты двух или трёх однородных опытов.
      Воздух, оставшийся после этой операции и уменьшавшийся вследствие прокаливания в нём ртути до пяти шестых своего объёма, не был годен больше ни для дыхания, ни для горения; животные, вводимые в него, умирали в короткое время, горящие же предметы потухали в одно мгновение, как если бы их погружали в воду. С другой стороны, я взял 45 гранов образовавшегося во время опыта красного вещества и поместил их в маленькую стеклянную реторту, к которой был присоединён прибор, приспособленный для приёма могущих выделиться жидких и воздухообразных продуктов; зажегши огонь в печке, я заметил, что по мере того, как красное вещество нагревалось, его цвет становился всё более интенсивным. Когда затем реторта начала накаляться, красное вещество начало мало-помалу уменьшаться в объёме и через несколько минут оно совершенно исчезло, в то же время в небольшом приёмнике собралось 41,5 гран жидкой ртути, а под колокол прошло 7—8 куб. дюймов упругой жидкости1, гораздо более способной поддерживать горение и дыхание животных, чем атмосферный воздух.
      1 Во времена Лавуазье упругими жидкостями, или материями, называли газы. (Состав.)
      Когда, переведя некоторое количество этого воздуха в стеклянный цилиндр диаметром в один дюйм, я опустил туда свечу, она загорелась ослепительным светом; уголь, вместо того чтобы спокойно тлеть, как в обыкновенном воздухе, горел сильным пламенем и с некоторым треском, подобно фосфору, притом с такой яркостью, которую глаза с трудом переносили. Этот воздух, который был открыт почти в одно время Пристли, Шееле и мною, был назван: первым «дефлогистированным» воздухом, вторым — огненным воздухом. Я ему дал сначала название в высшей степени легко вдыхаемого или весьма удобовдыхаемого воздуха; впоследствии это название было заменено названием «жизненный», или «живительный» воздух. Мы увидим сейчас, что надо понимать под этими названиями.
      Вдумываясь в обстоятельства, сопровождавшие этот опыт, можно видеть, что ртуть при прокаливании поглощает здоровую и годную для дыхания часть воздуха, или, выражаясь более точно, основное начало этой годной для дыхания части воздуха; что оставшаяся часть воздуха представляет собой какое-то вредное выделение, неспособное поддерживать горение и дыхание; следовательно, атмосферный воздух состоит из двух упругих материй различного и, так сказать, взаимно противоположного характера.
      Доказательством этой весьма важной истины является то, что если соединить опять обе упругие материи, полученные, как указано выше, отдельно одна от другой, т. е. 42 куб. дюйма вредного, негодного для дыхания воздуха, и 8 куб. дюймов воздуха, поддерживающего дыхание, то получается воздух, во всём схожий с атмосферным, пригодный почти в такой же степени для горения. для кальцинации и для дыхания животных.
      Берут кусок очень тонкой железной проволоки, свёрнутой в спираль; втыкают один из её концов в пробку, предназначенную для закупорки бутылки. К другому концу этой проволоки прикрепляют небольшой кусочек трута. Когда всё приготовлено, как указано, наполняют бутылку воздухом, лишённым своей негодной для дыхания части. Зажигают трут, затем быстро вводят его вместе с железной проволокой в бутыль и закупоривают её.
      Как только трут погрузится в «живительный» воздух, он начинает гореть с ослепительным блеском; от него загорается железо, которое само горит, разбрасывая блестящие искры, падающие на дно бутылки в виде круглых шариков; последние, охлаждаясь, чернеют, сохраняя остаток металлического блеска. Сожжённое таким образом железо более ломко и хрупко, чем стекло; оно легко превращается в порошок и хотя притягивается ещё магнитом, однако меньше, чем до горения.
      (Из Записок Французской Академии наук. 1775 г.)
     
     
      А. Л. Лавуазье
      ОПЫТЫ НАД ДЫХАНИЕМ ЖИВОТНЫХ
     
      Из всех явлений животной жизни нет более поразительного и более заслуживающего внимания физиков и физиологов, чем явления, сопровождающие дыхание. Если, с одной стороны, мы мало знаем о сущности этого исключительного процесса, зато с другой — нам известно, что он имеет настолько важное значение в жизни, что не может прекратиться хотя бы на малейшее время, не подвергая животное опасности немедленной смерти.
      Воздух, как всем известно, необходим для дыхания; но в то же время не все виды воздуха, или, шире, не все виды упругих материй1 способны его поддерживать; есть много видов воздуха, которыми животные не могут дышать, чтоб не умереть так же быстро, как если бы они дышали никаким.
      Разложение воздуха и обратный его синтез — вот пример наиболее полного доказательства, какого можно только достичь в химии, — и из него вытекает с очевидностью: 1) что 5/6 воздуха, которым мы дышим, как я уже сообщил в предыдущем своём мемуаре, находится в состоянии мефитическом, т. е. неспособном поддерживать дыхание и горение тел; 2) что остаток, т. е. всего 1/6 объёма атмосферного воздуха, годен для дыхания; 3) что при прокаливании ртути это металлическое вещество поглощает всю полезную часть воздуха, оставляя лишь вредную; 4) что, соединяя вновь эти обе разделённые таким образом части воздуха, годную для дыхания и мефитическую, получают опять воздух, подобный атмосферному.
      1 Упругими материями в XVIII в. называли газы. (Состав).
      Эти элементарные положения, касающиеся прокаливания металлов, приводят нас к простым следствиям относительно дыхания животных, и так как воздух, служивший известное время для поддерживания этой жизненной функции, имеет большое сходство с воздухом, в котором прокаливались металлы, то данные, касающиеся одного, естественно приложимы и к другому.
      Рис. 65. Эксперименты Лавуазье с применением пневматической ванны. Направо жена Лавуазье Мария-Анна записывает опыты (с барельефа на пьедестале памятника Лавуазье в Париже).
      Я впустил живого воробья под стеклянный колокол, наполненный обыкновенным воздухом и погружённый в полоскательную чашку с налитой в неё ртутью; объём свободной части колокола равнялся 31 куб. дюйму; в первые минуты птичка, казалось, ничуть не страдала и только немножко присмирела; спустя четверть часа она начала волноваться, дыхание её стало затруднённым и прерывистым, и с этого момента явления стали развиваться ускоренным темпом; в конце концов, по прошествии 55 минут, она умерла в конвульсиях. Несмотря на то, что теплота животного, естественно, расширила в течение первых минут воздух, находившийся под колоколом, объём его заметно уменьшился, причём уменьшение это составляло к концу первой четверти часа около 1/40; затем объём по истечении получаса ещё немного уменьшился, и, когда после смерти животного заключённый под колокол воздух принял температуру среды, в которой производился опыт, уменьшение оказалось равным не более 1/60.
      Этот воздух, которым, следовательно, дышало животное, стал совершенно отличным от атмосферного; с известковой водой он давал муть; огонь гасил; другая птичка, которую я впустил туда, прожила не больше нескольких мгновений; вообще он был крайне удушлив и в этом отношении казался весьма схожим с воздухом, оставшимся после прокаливания ртути.
      Однако более глубокое исследование заставило меня заметить два весьма примечательных различия между обоими этими видами воздуха, — я имею в виду воздух, который служил для прокаливания ртути, и воздух, которым дышал воробей:
      1) уменьшение объёма было значительно меньше у второго, чем у первого;
      2) воздух, оставшийся после дыхания, давал осадок с известковой водой, между тем как воздух, оставшийся после прокаливания, не вызывал в ней никаких изменений.
      Рис. 66. Приборы Лавуазье.
      С одной стороны, эта разница между обоими видами воздуха, с другой — большое сходство, которое они представляли во многих отношениях, заставили меня предположить, что в дыхании взаимно сочетались две причины, из которых я, повидимому, знал пока только одну, и, чтобы выяснить свои сомнения в этом отношении, я проделал следующий опыт.
      Я пропустил под стеклянный колокол, наполненный ртутью и опущенный «в ртуть, 12 дюймов испорченного дыханием воздуха и ввёл туда же небольшое количество едкой щёлочи; я мог бы воспользоваться для этой же цели известковой водой, но количество её, которое пришлось бы употребить, было бы слишком велико и могло бы повредить успешности опыта.
      Действие едкой щёлочи должно было состоять в том, чтобы вызвать сокращение объёма данного воздуха приблизительно на 1/6; одновременно щёлочь утратила часть своей едкости; она приобрела способность вскипать с кислотами и кристаллизовалась под колоколом в виде весьма правильных ромбов — свойства, которые, как известно, не могут быть ей сообщены иначе, как путём соединения с определённым видом воздуха или газа, известным под названием «связанного» воздуха (air fixe)1, который я буду впредь называть воздухообразной меловой кислотой. Из сказанного следует, что воздух, испорченный дыханием, содержит около /в воздухообразной кислоты, совершенно сходной с той, которую получают из мела.
      1 Речь идёт об углекислом газе. (Состав.)
      Но воздух, который оставался после прокаливания ртути, как видно было выше, представляет собой не что иное, как негодный для дыхания остаток атмосферного воздуха, часть которого, годная для дыхания, соединилась со ртутью во время прокаливания; воздух же, служивший для дыхания, будучи освобождён от содержащейся в нём воздухообразной меловой кислоты, тоже является не чем иным, как остатком обыкновенного воздуха, лишённого своей годной для дыхания части; и действительно, прибавив к этому воздуху, в количестве около 1/4 его объёма, воздух, вполне пригодный для дыхания, полученный из ртутной земли, я восстановил его первоначальное состояние и сделал столь же способным, как и обыкновенный воздух, поддерживать и дыхание и горение тем же путём, как я это сделал с воздухом, испорченным при прокаливании металлов...
      Опираясь только на факты, можно -во всяком случае считать доказанным:
      1) что при дыхании происходит взаимодействие только с чистой, наиболее годной для дыхания частью атмосферного воздуха; что остаток, т. е. мефитическая часть, представляет лишь инертную среду, которая входит в лёгкие и выходит из них почти такою же, как и вошла, т. е. без изменений и нарушений;
      2) что окаливание металлов в определённом количестве атмосферного воздуха может, как я уже неоднократно говорил, происходить лишь до тех пор, пока не истощится и не соединится с металлом вся заключающаяся в атмосферном воздухе часть Настоящего-воздуха, наиболее годного для дыхания;
      3) что точно так же, если заключить животное в некоторое данное количество воздуха, оно там погибнет после поглощения им или превращения в воздухообразную меловую кислоту большей части годного для дыхания воздуха и после перехода последнего в мефитическое состояние;
      4) что тот вид испорченного воздуха, который остаётся после прокаливания металлов, ничем не отличается, согласно всем опытам, которые я проделал, от того, который остаётся после дыхания животных, если только последний освобождён посредством извести или едкой щёлочи от своей связывающейся (fixable) части, т. е. от содержащейся в нём воздухообразной меловой кислоты.
      (Из «Записок Французской Академии наук», 1777 г.)
     
     
      М. Фарадей
      КАК ГОРИТ СВЕЧА
     
      В настоящих чтениях я предполагаю изложить вам историю свечи с химической точки зрения.
      Я очень охотно берусь за этот вопрос, так как он очень интересен, и чрезвычайно разнообразны пути, открываемые им для изучения природы. Нет ни одного закона, управляющего мировыми явлениями, который не проявился бы в истории свечи и которого не пришлось бы коснуться. Нет лучших дверей, более широко открытых для изучения природы, чем рассмотрение физических явлений, разыгрывающихся при горении свечи.
      Начну с пламени свечи. Зажжём одну или две свечи; вы замечаете, как велика разница между лампой и свечой. В лампе имеется резервуар с маслом, в которое погружён фитиль, сделанный из хлопчатой бумаги. Конец фитиля зажигают; когда пламя доходит до масла, оно там гаснет, продолжая гореть в верхней части фитиля. Вы, без сомнения, спросите, как это может быть, чтобы масло, не горящее само по себе, подымалось по фитилю и стало бы гореть на конце его? Мы это исследуем! При горении свечи происходят ещё более диковинные веши. Ведь мы имеем твёрдое вещество, не нуждающееся в резервуаре, — как может это вещество пробраться туда, где мы видим пламя, не будучи жидким? Или же, если оно превращается в жидкость, как может оно сохраняться, не разливаясь? Преудиви.тельная пещь эта свеча!
      В нашей комнате чувствуется сильное течение воздуха; для некоторых наших опытов это может оказаться вредным. Чтобы внести правильность в наше исследование и упростить его, я получу совершенно спокойное пламя; ибо, как можно исследовать какое-нибудь явление, если оно сопровождается всякими посторонними обстоятельствами?
      Для нашей цели мы можем кой-чему поучиться у торговок, продающих спой товар вечером на улицах. Я часто наблюдал их приспособление. Они окружают свечу цилиндрическим стеклом, укреплённым на своего рода галерее, охватывающей свечу: по желанию стекло с оправой можно подымать и опускать. При помощи такого стекла можно получить совершенно спокойное пламя, которое легко исследовать во всех подробностях.
      Прежде всего обратим внимание на то, как верхний слой свечи непосредственно под пламенем образует углубление, вроде красивой чашечки. Воз дух, притекающий к свече, подымается кверху благодаря току, вызванному теплотой пламени; вследствие движения воздуха внешние слои свечи охлаждаются. Середина тает сильнее, чем края чашечки, так как по середине сильнее всего действие пламени, стремящего ся опуститься вниз по фитилю Пока воздух равномерно притекает со всех сторон, до тех пор края чашки остаются со вершенно ровными, и расплав ленная масса свечи, плавающая по чашечке, имеет горизонталь ную поверхность. Стоит мне лишь подуть сбоку на свечу, как края чашки сейчас же скашиваются, и расплавленная масса свечи вытекает, повинуясь тем же законам, которые управляют движением миров. Вы видите, таким образом, что чашка в верхней части свечи образуется благодаря равномерно восходящему току воздуха, охлаждающего со всех сторон наружный слой свечи Только те вещества пригодны для изготовления свечей, которые при горении способны образовать такую чашечку.
      Мы можем сделать несколько наблюдений над влиянием восходящего тока воздуха, которые не мешает запомнить. Здесь с одной стороны свечи образовался натёк, так что свеча в зтом месте стала толще. В то время как свеча продолжает спокойно сгорать, утолщение остаётся на своём месте и образует на краю свечи выдающийся столбик; так как он возвышается над остальной массой воска и удалён от середины свечи, то воздух легче охлаждает его и даёт ему возможность противостоять действию тепла, несмотря на близость пламени Таким образом, как и во многих других случаях, ошибка или неправильный приём обогащают наше знание: не будь зтнх ошибок, мы. может быть, с трудом получили бы эти сведения. Невольно в згнх случаях мы делаемся исследователями природы; я надеюсь, что вы, встретив новое явление, не забудете спросить себя: Где причина явления? Как всё зто происходит? и с течением времени непременно найдёте ответ на ваша вопросы.
      Другой вопрос, на который мы должны ответить, — это следующий: как поступает горючий материал из чашечки по светильне к тому месту, где происходит горение? Вы знаете, что у восковых, стеариновых свечей пламя не опускается по горящему фитилю к горючему материалу, расплавляя его целиком, но остаётся на своём месте, на некотором расстоянии от расплавленной массы и не нарушая целости краёв чашечки. Я не могу себе представить лучшего приспособления: всякая часть свечи помогает остальным в достижении наилучшего действия. Разве не чудесно видеть, как постепенно сгорает это горючее вещество, как пламя не трогает его, несмотря на то, что пламя это могло бы целиком разрушить воск, если бы дать ему слишком приблизиться к нему?
      Каким образом пламя питается горючим материалом? При по мощи капиллярного притяжения. «Капиллярное притяжение?» — спрашиваете вы. «Волосность?» Ну, название большого значении не имеет — его придумали, когда не было правильного представления о силе, которая обозначалась этим названием. Действие этого так называемого капиллярного притяжения оказывается в том, что горючий материал проводится к месту сгорания и там откладывается, и притом не как-нибудь, а как раз в середине очага, в котором происходит процесс горения.
      Единственная причина того, что свеча не прогорает вдоль фитиля, состоит в том, что расплавленное сало тушит пламя Вы знаете, что свеча сейчас же гаснет, если её перевернуть так, чтобы расплавленная масса свечи стекала по фитилю до его конца. Это происходит оттого, что пламя не успевает нагрел» достаточно сильно притекающий в большом количестве расплавлен ный горючий материал. Когда же пламя находится в обыкновенном своём положении, т. е. над расплавленной массой, то новые количества свежей массы расплавляются, постепенно поднимаются по светильне, и пламя может действовать со всей своей силой.
      Теперь мы подходим к очень важному явлению, требующему подробного изучения; иначе вы не будете в состоянии вполне разобраться в том, что представляет собой пламя ооечн. Я имею в виду газообразное состояние горючего материала. Чтобы вы хорошенько поняли меня, я покажу вам красивый, хотя и простой опыт. Когда вы тушите свечу, то вы замечаете, как подымается дымок от фитиля; вы, наверное, знакомы с неприятным запахом этих газов, испускаемых потушенной свечой. Если погасить свечу очень осторожно, то легко можно обнаружить газы, в которые превратилось твёрдое вещество свечи. Я потушу теперь свечу так, чтобы не вызвать движения воздуха; для этого мне стоит лишь некоторое время подышать на свечу. Если я теперь поднесу горящую лучину на расстоянии 5—8 см от конца светильни, то вы увидите, как пламя по струе паров, идущих от свечи, перескакивает на фитиль. Всё это надо производить достаточно быстро, в противном случае газы успеют остыть и сгуститься, или же струя горючих паров успеет рассеяться в воздухе.
      Теперь мы рассмотрим очертание и строение пламени. Для нас важно ознакомиться с состоянием пламени, в котором оно находится на конце светильни, где пламя обладает таким блеском и красотой, каких мы нигде в других явлениях не можем наблюдать. Вы знакомы с прекрасным блеском золота и серебра, а ещё более замечательным блеском и игрой драгоценных камней, вроде рубина и алмаза, по ничто не может сравниться с красотой пламени. Какой алмаз светит подобно пламени? В ночное время он черпает спой блеск именно от пламени, освещающего его. Пламя освещает мрак — спет алмаза ничто; он появляется лишь, когда луч света пламени падает на алмаз. Свеча светит сама.
      Изучим подробнее строение пламени в том виде, п каком оно находится у нас внутри нашего стекла. Пламя это постоянно и однородно; оно имеет в общем ту форму, как изображена на нашем рисунке, по, смотря по состоянию воздуха и по величине свечи, форма эта може.т значительно видоизменяться. Оно образует конус, округлённый в своей нижней части; верхняя часть конуса светлее нижней. Внизу, у светильни, легко обнаружить более тёмную часть, внутри которой сгорание не столь совершенно, как в верхних частях пламени. У меня здесь имеется рисунок пламени, сделанный много лет тому назад Гукером, когда он производил свои исследования. На рисунке изображено пламя лампы, но его можно применить и к пламени свечи; резервуар для масла соответствует чашечке свечи, масло отвечает расплавленной свечной массе, а фитиль имеется в обоих случаях. Вокруг фитиля Гукер изобразил пламя, а вокруг последнего он совершенно правильно изобразил ещё один невидимый слой, о котором вы, вероятно, ничего не знаете, если вообще незнакомы каким-либо образом с этим явлением. Он изобразил окружающий воздух, имеющий существенное значение для пламени и всегда находящийся вблизи него. Далее, он изобразил ток воздуха, вытягивающий пламя кверху; пламя, которое вы здесь видите, действительно вытягивается током воздуха и притом на довольно значительную высоту, совершенно так же, как это изобразил Гукер на своём рисунке. Легче всего убедиться в этом, выставив горячую свечу на солнце и рассматривая сё тень, полученную на листке белой бумаги. Пс правда ли, удивительно: пламя, обладающее достаточным светом, чтобы образовать тень других предметов, само даёт тень? При этом ясно видно, как что-то такое, пс принадлежащее самому пламени, обтекает его, поднимается кверху и увлекает за собой пламя.
      Рис. 67. Схема строения пламени свечи.
      Теперь обрату ваше внимание на другие факты. Различные виды пламени, которые вы имеете здесь перед собой, значительно разнятся друг от друга по своей форме; это зависит от различного распределения воздушных токов, охватывающих их. С другой стороны, мы можем получить такое пламя, которое по своей неподвижности напоминает твёрдое тело, так что его легко сфотографировать; такие фотографии необходимы для более подробного изучения природы пламени. Но это еще не всё, что я хочу сообщить вам.
      Рис. 68. Тень пламени свечи.
      Если я возьму достаточно длинное пламя, то оно не станет сохранять некоторую устойчивую равномерную форму, но с удивительной силой будет ветвиться. Чтобы показать это явление, я вместо воска или сала свечи возьму новый горючий материал. В качестве светильни я беру большой ком ваты. Я погрузил его в спирт и зажигаю — чем отличается он от обыкновенной свечи? Той силой, с которой происходит горение; никогда у свечи мы не замечаем такого сильного и подвижного пламени. Вы видите, как великолепные языки пламени непрерывно вздымаются кверху! Направление пламени осталось тем же: оно стремится снизу вверх; но совершенно ново, по сравнению со свечой, это удивтельпое разделение пламени на отдельные ветки и выступы, на эти лижущие языки. Отчего это происходит? Я объясню это вам, и, когда вы хорошенько разберёте это явление, вам будет легко следовать за моим дальнейшим изложением. Я уверен, что многие из нас уже сами проделывали опыт, который я вам сейчас покажу. Ведь многим из вас известна детская игра, состоящая в том, что в тёмной комнате льют спирт в чашку с изюмом или сливами и за тем зажигают его. Эта игра как нельзя лучше воспроизводит рассматриваемое нами явление. Вот у меня чашка; чтобы опыт хорошо удался, нужно предварительно нагреть чашку; недурно нагреть и изюм или сливы.
      В свече мы наблюдали образование чашечки с расплавленным горючим материалом; здесь мы взяли чашку со спиртом, а роль светильни свечи играет изюм. Я зажигаю спирт, и сразу вырываются чудесные огненные языки; воздух через края чашки переливается в неё и вытесняют эти языки. Как так? Да так, что при сильном притоке воздуха, благодаря неравномерному горению пламя не может ровной струёй подниматься кверху. Воздух так неравномерно притекает в чашку, что пламя, которое при иных условиях могло бы представлять нечто целое, в данном случае разрывается на множество отдельных частей, существующих независимо друг от друга. Я почти хотел бы сказать, что мы видим здесь множество отдельных свечей. Но вы не должны думать, будто те отдельные языки, какие здесь одновременно видны, в совокупности своей дали бы изображение пламени. Никогда пламя, какое мы получили при горении нашей ваты, не имеет той формы, какую мы видели. Это был ряд очертаний, следовавших так быстро одно за другим, что глаз не мог их рассмотреть в отдельности, и потому получилось впечатление от всех одновременно. Я с намерением коснулся пламени такого общего вида, и на рисунке вы можете рассмотреть отдельные группы, из которых оно состоит; они не все одновременно существуют, но при их быстрой смене у нас складывается представление об их одновременном существовании.
      (История свечи»)
     
     
      М. М. Усанович
      ГОРЕНИЕ В ЧИСТОМ КИСЛОРОДЕ
     
      Мы не можем обойтись без кислорода. Когда говорят, что человеку что-нибудь необходимо, как воздух, правильнее было бы, пожалуй, сказать: «как кислород».
      Однако, если бы кислород в атмосфере не был разбавлен, если бы воздух состоял из одного только чистого кислорода, мы испытывали бы очень большие затруднения, и многое в нашей жизни пришлось бы сильно изменить.
      При той силе и скорости горения, с которой псе горючие во щества горят в кислороде, мы не могли бы пользоваться нашим обычным топливом в таких печах, как теперь. Уголь и дрова сгорали бы с такой быстротой, как бумага или солома. Кроме того, железные части наших топок в жару кислородного пламени плавились бы и сгорали; железные котлы, локомобили и паровозы не могли бы иметь никакого применения; и домашнем быту также нельзя было бы пользоваться железной посудой (например, сковородами), так как она сгорела бы на огне. Склады топлива пришлось бы охранять от огня с такой же заботливостью, как теперь охраняются пороховые склады.
      Вообще говоря, если бы атмосфера состояла из чистого кислорода, нам было бы очень трудно убсреч1«сн от пожаров и ещё труднее было бы их тушить.
      Жители одного города в Англин имели возможность своими глазами увидеть, что может сделать кислород, если его выпустить в большом количестве в одном месте. Это произошло при несчастном случае на одном химическом заводе в 1ЮЧ г. 11л заводе этом вырабатывалась бертолетова соль. Случайно оброненная искра попала на деревянный чан, в котором находилось несколько тонн бертолетовой соли; сухое да ешё к тому же пропитанное солью дерево моментально загорелось; бертолетова соль от нагревания стала выделять кислород, и огонь, необыкновенная сила которого поддерживалась кислородом, через несколько минут охватил всё адание. Рядом с тем зданием, где начался пожар, был расположен склад, в котором находилось около 1Г0 тонн бертолетовой соли, упакованной в бочки. От лействня жара всё это громадное количество бертолетовой соли стало выделять столько кислорода, что весь завод очутился в атмосфере, состоящей не из воздуха, я из кислорода. Горящие здания стали пылать так, как пылает угол!»
      или лучинка в кислороде. Пламя с невероятной быстротой охватило весь завод. Бочки с бертолетовой солью взорвались, и сила взрыва была так велика, что завод был разрушен до основания, земля вокруг затряслась, как при сильном землетрясении, поезда подпрыгнули на рельсах, на несколько километров в окружности были выбиты все стёкла. От завода ничего не осталось, даже тяжёлые железные лебёдки, служившие для поднятия тяжестей, сгорели, как бумага. Это происшествие ярко показывает, что было бы, если бы атмосфера состояла из чистого кислорода.
      («Воздух», 1927 г )
     
     
      Дж. Дьюар
      ДЬЮАРОВ СОСУД
     
      Сжижение воздуха в атмосфере обыкновенной лаборатории есть такой же подвиг, как получение жидкой воды из пара, нагретого до температуры белого каления, при условии, что служащие для этого приборы и все окружающие предметы нагреты до той же высокой температуры. Главная трудность — не столько в том, чтобы произвести сильный холод, сколько в том, чтобы раз полученный холод сохранить в перегретой среде. Обыкновенные непроводники неприменимы вследствие их громоздкости и непрозрачности, а при опытах с жидким воздухом иногда существенно важно, чтобы продукты сжижения были видимы и чтобы с ними легко было обращаться.
      Размышляя над этими затруднениями в 1892 г., я вспомнил один принцип, применявшийся лет 20 тому назад в некоторых калориметрических опытах для предохранения нагретых тел от охлаждения, и мне показалось, что он применим также и к предохранению холодных тел от нагревания. Таким образом, я попробовал сохранять сжижённый газ в сосудах с двойными стенками, воздух между которыми был сильно разрежен; опыт показал, что в таком «пустом сосуде» жидкий воздух испаряется в пять раз медленнее, чем в том же сосуде с воздухом между стенками, — настолько конвекция тепла частицами газа уменьшается сильным разрежением. Вскоре оказалось возможным устроить эти сосуды так, чтобы их лучеиспускание было тоже почти устранено; именно, было найдено, что если внутренние стенки сосуда покрыть блестящим слоем серебра, то излучение тепла уменьшается в 6 раз сравнительно с излучением такого же сосуда без металлического покрова. Совместное действие сильного разрежения и посеребрения выражается уменьшением потери тепла до 3%.
      Пригодность таких сосудов зависит от степени разрежения между стенками, а холод является лучшим средством для его достижения: стоит только всё пространство, которое мы желаем разредить, наполнить лёгким оседающим паром и затем заморозить этот пар в сосуде, соединённом с главным, от которого потом он отпаивается. Преимущества этого способа заключаются в том, что он не требует разрежающего насоса и что разрежение, которое может быть им достигнуто, теоретически говоря, не имеет предела. Дело идёт быстро, если охладителем является жидкий воздух и если употреблять пары ртути или бензола. А при употреблении жидкого водорода пространство между стенками можно и не наполнять парами, ибо тогда сам воздух легко оседает; иными словами, если жидкий водород налить в сосуд с двойными стенками, пространство между которыми наполнено воздухом, то последний немедленно замерзает, и, таким образом, водород сам себя окружает сильной пустотой.
      («О холоде», 1902 г.)
     
     
      О. А. Ривош
      СВОЙСТВА ЖИДКОГО ВОЗДУХА
     
      Жидкий воздух представляет легко подвижную прозрачную жидкость бледноголубоватого (небесного) цвета, начинающую кипеть при —194° С при атмосферном давлении. Во время испарения жидкого воздуха сначала выделяется азот, потом аргон, — воздух становится более богатым кислородом, и вследствие этого его бледноголубоватый цвет принимает густой синий оттенок.
      Сохраняют жидкий воздух в стеклянных сосудах Дьюара (рис. 70). В таких сосудах он сохраняется в течение нескольких дней. Для перевозки такие сосуды вставляют в особо устроенные проволочные корзины. Жидкий воздух можно переливать из одного сосуда в другой. Чтобы сосуд не лопнул, сначала впускают в него холодные пары жидкого воздуха, а затем уже вливают последний.
      В обращении с жидким воздухом соблюдают осторожность: нельзя плотно закрывать сосуды, так как может произойти разрыв их вследствие высокого давления паров, образующихся при испарении. Прикрывают сосуды куском войлока, пропускающим воздух. Жидкий воздух разрушает кожу при более или менее продолжительном соприкосновении с нею. Капли, падающие на руку при переливании жидкого воздуха, не причиняют никакого вреда Точно так же, если погрузить палец в жидкий воздух, не касаясь стенок сосуда, и немедленно его вытащить, то не получается ожога. Объясняется это тем, что жидкий воздух, прилегающий к поверхности пальца, сильно испаряется, так как его температура значительно ниже температуры пальца, и вследствие этого образуется как бы оболочка из паров жидкого воздуха, который предохраняет на мгновение от ожога, более опасного, чем ожог от огня.
      Если влить несколько капель жидкого воздуха на дно сосуда, то капли приходят в быстрое круговращательное движение, как капля воды в сфероидальном состоянии на раскалённой плите. Если влить некоторое количество жидкого воздуха в сосуд, наполненный водой, то воздух сначала будет плавать на поверхности воды и кипеть. Азот испаряется быстрее кислорода, плотность жидкости становится больше, капли жидкого воздуха опускаются, но вследствие образования газов снова поднимаются наверх.
      Жидкий воздух изменяет физические свойства тел. Большую часть газообразных тел он превращает вследствие низкой своей температуры в жидкость, а жидкости — в твёрдые тела; твёрдые тела под действием его приобретают особые свойства.
      Если вливать жидкую двуокись углерода С02 в сосуд Дьюара, наполненный жидким воздухом, то С02 падает на дно сосуда в твёрдом виде. Для отделения твёрдого С02 от жидкого воздуха пользуются простой фильтрацией.
      Если погрузить пробирку, содержащую ртуть, в сосуд с жидким воздухом, то ртуть переходит в твёрдое состояние; разбив пробирку, получают кусок затвердевшей ртути, которым можно вбить гвоздь в дерево, как молотком.
      Свинец, охлаждённый жидким воздухом, становится очень твёрдым и оказывает большое сопротивление растяжению; как только он погреется до обыкновенной температуры, в нём появляется прежняя тягучесть.
      Каучук от действия жидкого воздуха становится твёрдым и хрупким и может быть истолчён в порошок.
      Эфир замерзает в кристаллическую массу. Безводный спирт становится густым и тягучим, как глицерин, и затем замерзает, образуя аморфную стекловидную массу. Спирт при обыкновенной температуре легко загорается от спички, твёрдый — не горит, но от удара может взорваться.
      Плоды в жидком воздухе становятся твёрдыми, как камень, и упругими, как слоновая кость; на рисунке 71 показано, как молотком разбивают окаменевшее яблоко. Цвет плодов меняется и принимает красноватый оттенок.
      Мясо принимает от действия жидкого воздуха светложёлтый цвет и становится твёрдым и хрупким, так что может быть истолчено в порошок.
      Напитанная жидким воздухом губка сгорает при зажигании с треском.
      Интересен опыт получения тигля или бокала из ртути от действия жидкого воздуха. В большой железный тигель вставляют меньший таким образом, чтобы пространство между стенками было одинаковое. В это пространство наливают ртуть, а в меньший тигель — жидкий воздух. Ртуть замерзает и становится твёрдой. По удалении двух взятых тиглей остаётся тигель из затвердевшей ртути; при ударе по нему деревянным молотком он издаёт звук серебра.
      От действия жидкого воздуха увеличивается упругость металлов и большей частью возрастает сопротивление их растяжению — уменьшается это сопротивление для цинка и висмута.
      Интересен опыт кипения на куске льда. На кусок льда, как изображено на рисунке 73, поставлен чайник, куда влит жидкий воздух. Воздух кипит вследствие большой разности между его температурой и температурой льда. Лёд для жидкого воздуха является как бы тем же огнём, который приводит воду в кипение.
      Можно получить воздух и в твёрдом виде. Если опустить открытую пробирку, содержащую обыкновенный воздух, в жидкий водород, то воздух в пробирке превратится в твёрдое тело. Действительность далеко опередила предположения и ожидания относительно применения жидкого воздуха для промышленных целей.
      (Сжатый и жидкий воздух, 1907 г.)
     
     
      ГЛАВА V
      ГАЛОГЕНЫ
     
      «У нас не было серьёзной и современной химической промышленности. У нас она есть теперь».
      (И. Сталин, Вопросы ленинвзма, 1939, стр. 373.)
     
      А. Е. Ферсман
      О СОЛИ И СОЛЯХ
     
      Соль мы знаем хорошо в нашей обыдённой жизни и даже привыкли просто солью называть особую соль, — поваренную, или, выражаясь химически, хлористый натрий. Но, кроме этого вещества, есть ещё много разных солей, которые нам тоже хорошо известны. Они являются такими же солями, нередко хорошо растворимы в воде, часто принимаются нами как лекарства, как острые химические вещества, или используются как яды. Многие соли употребляются в сельском хозяйстве, особенно соли калия, но особенно много самых разнообразных солей перерабатывается в химической промышленности.
      Конечно, не все эти соли являются продуктами самой земли и непосредственно из неё добываются, — очень значительная часть их получается на химических заводах при переработке разных минералов, но среди всех солей самая главная и основная та, которую мы называем просто солью, — соединение элементов натрия и хлора.
      Каждый человек в год поглощает её до 6—7 кг, а всего человечество для еды и для химических производств ежегодно добывает её 18 млн. т, или больше I миллиона вагонов, или, ещё иначе, свыше 20 000 поездов. Без соли не может жить ни одна страна, и потому неудивительно, что туда, где нет соли, надо её привозить во что бы то ни стало или во что бы то ни стало добывать: отсюда делается понятным, что некоторые народы Центральной Африки платили иногда за соль по цене, равной весу золота, т. е. за килограмм соли — килограмм золотого песку. В Китае умудрялись самыми своеобразными способами вываривать соль из источников, проводя воду по бамбуковым трубам и нагревая котлы природными горючими газами. И имеете с тем, чем культурнее была страна, тем больше потребляла она соли.
      Конечно, вы сразу догадаетесь, что главный и основной источник соли — это её запасы в морях и океанах. Отсюда начинается история её странствования над землёй, по земле и в самой земле.
      Ведь достаточно указать, что в воде всех морей и океанов содержится около 20 миллионов кубических километров соли, т. е. ящик, обе стороны основания которого равны 1 000 /сиг. а высота 20. Впрочем, чтобы лучше попять наши цифры, скажем, что всю Европейскую часть СССР можно было бы покрыть слоем в 4—5 км чистой белой соли.
      После сказанного неудивительно, что из этих морей и океанов могли образоваться громаднейшие скопления чистейшей соли...
      Для того чтобы оцепить грандиозность таких скоплений соли, я приведу выдержки из описания моего посещения в 1914 г. Илсцкой Защиты: «Вы входите в небольшой надшахтный домик, надеваете рабочую куртку и, воспользовавшись карманным электрическим фонариком, под руководством штейгера, начинаете спускаться вниз по удобной деревянной лестнице, кое-где освещённой электрическими лампочками. Уже очень скоро деревянные стенки заменяются серой кристаллической массой сплошной каменной соли. На 40-м метре вы попадаете в отдельные широкие штольни старых разработок: вокруг — чистая, светлосерая соль, искрящаяся при электрическом свете; она настолько тверда и плотна, что не нуждается ни в каких деревянных крепях. На полу и на своде потолка протекающие воды заставляют сё перекри-сталлизовывазься в пушистые белоснежные массы. Длинные тонкие сталактиты соли, как сосульки льда, спускаются с потолка, а снизу им навстречу растут такие же сталагмиты...
      Однако не в этих штольнях идёт работа по добыче каменной соли. Вы подходите к большому внутреннему окну, и перед глазами открывается величественная картина: под ногами внизу расстилается огромный зал глубиной в 70 м, шириною в 25 м и длиной в 240 м.
      Оценить эти цифры можно, лишь вспомнив, что высота зала немного менее 20-этажного городского дома, а длина равняется почти V4 км.
      Вначале мы находимся под самой крышей этой выработки, почти единственной в мире по своей грандиозности: деревянный потолок покрывает всю поверхность зала, так как падение с такой грандиозной высоты хотя бы незначительного соляного сталактита угрожала бы смертью работающему в глубине.
      Весь зал освещается 8 электрическими лампами в 700 свечей каждая; долго не может привыкнуть глаз к ощущению яркого света, и только через некоторое время начинаешь различать внизу вагонетки, людей, целый муравейник работы».
      Но не только из этих скоплений каменной соли черпает человек необходимую ему соль земли. Десятки тысяч соляных озёр разбросаны по поверхности всей Земли, и здесь накоплены богатейшие её запасы: достаточно указать, что одно знаменитое Баскунчакское озеро, в Астраханской степи, содержит очень большое количество соли, и оно одно обеспечило бы весь Союз на 400 лет по наиболее высоким нормам потребления. Есть богатые солонцы и озёра в Австралии и в Аргентине, площади которых достигают 10 000 ив. км, в которых запасы соли ещё значительнее.
      Да вообще о соли человечеству заботиться нечего; ему не грозит соляной голод, а среди всех стран всего мира, несомненно, страной наиболее богатой и солью и солями является наш Союз.
      (Занимательная минералогия, 1937 г.)
     
     
      М. Кучеров
      ПОВАРЕННАЯ СОЛЬ
     
      Поваренную соль, конечно, знает всякий, так как наряду с хлебом она является самым обыдённым пищевым продуктом, который мы ежедневно по нескольку раз видим на обеденном столе и употребляем на кухне при изготовлении пищи, — отсюда и название «поваренная соль».
      Несомненно, что наши предки с незапамятных времён стали употреблять поваренную соль не столько в качестве питательного, сколько в качестве вкусового средства, но теперь мы знаем, что поваренная соль прежде всего является веществом, необходимым для жизни человеческого организма. В организме человека средних размеров содержится немного более 400 г поваренной соли: она входит в состав крови и служит для образования в желудочном соке соляной кислоты, необходимой для пищеварения. В один год взрослый человек потребляет примерно около 7 кг соли, мировое же потребление её в пищу составляет более 10 200 000 т в год.
      Помимо «поваренных» целей, эта соль имеет и разнообразные другие применения и служит исходным материалом для приготовления в заводских масштабах самых разнообразных «химических» продуктов, начиная от невинной соды, которую знает почти всякая хозяйка, и кончая грозными боевыми «удушливыми газами», которые в первую мировую войну погубили тысячи человеческих жизней.
      Поваренная соль находится в готовом уже виде п природе, причём в небольших количествах она распространена повсеместно, но особенно много сё содержится в морской воде, в воде так называемых соляных озёр и соляных источников, и затем в больших массах она встречается в виде залежей твёрдой, так называемой каменной соли. Поваренная соль и добывается из морской воды и воды соляных озёр и источников — путём естественного или искусственного испарения воды, а из залежей каменной соли, которые обыкновенно находятся под поверхностью земли, — путём выламывания рудничным способом.
      Морская вода представляет собой раствор (2—4%) самых разнообразных солей, причём на долю поваренной соли приходится примерно76%. В литре океанской воды содержится около 26— 30 г поваренной соли: в закрытых морях меньше, например в Балтийском — 4,8 г, в Чёрном море — 15,9 г на литр.
      Тратить какое-либо топливо для испарения морской воды с целью добывания из неё соли, конечно, невыгодно; поэтому стремятся эту операцию производить естественным путём. В южных странах, например в Италии, на берегах Средиземного моря или у нас в Крыму на Черноморском побережье, для испарения морской воды пользуются горячими лучами южного солнца. Для этой цели по берегам устраивают обширные мелкие бассейны, куда весной напускают морскую воду; летом, под влиянием солнечной теплоты, вода постепенно испаряется, и рассол становится всё гуще и гуще; постепенно из него начинает выделяться гипс, а затем, когда содержание поваренной соли в рассоле превысит 26,4%, раствор станет насыщенным1, из него выкристаллизовывается соль почти в чистом виде.
      1 Такой насыщенный раствор природных солей называют рапой.
      Прежде чем начнут выделяться другие соли, осевшую соль, или так называемую «самосадку», извлекают, складывают в кучи, чтобы дать возможность стечь маточному рассолу, имеющему горький вкус от присутствия в нём магниевых солей, а осенью просохшую соль складывают в кули.
      Поваренная соль, получаемая из морской воды, или так называемая морская соль, особой чистотой не отличается; «самосадка» содержит собственно поваренной соли (хлористого натрия) от 87 до 97%, а в морской соли, получаемой из воды Охотского моря вымораживанием, содержится поваренной соли около 77%.
      Большие количества соли доставляют нам соляные озёра. На территории СССР имеется большое количество соляных озёр, причём наиболее многочисленные (около 700) находятся в Сталинградской и Астраханской областях. Особенно богатымй запасами соли отличаются озёра Эльтон и Баскунчак.
      Эльтонское озеро занимает площадь в 205,44 км2, и дно его покрыто пластом поваренной соли толщиной более 5 л. В своё время здесь производилась выработка этой самосадочной соли, но уже с 1882 г. она почти прекратилась, главным образом ввиду отдалённости озера от Волги (149,8 км) и других путей сообщения, ввиду топкости берегов, большого слоя рапы (142,24 см), затрудняющего добычу соли, и вследствие конкуренции озера Баскунчак.
      Озеро Баскунчак расположено в 53,5 км от Волги и соединено железной дорогой с Владимирской волжской пристанью. Оно занимает поверхность в 190 км2, и на дне его имеется три пласта соли: верхний, ныне разрабатываемый, в 6,5 и 9 м средний в 2 м и нижний — свыше 13 м, причём запас соли только в одном верхнем пласте исчисляется примерно в 720 000 000 м3. Зимой озеро покрыто рапой, весной слой рапы уменьшается до 18,4 см, а летом вода испаряется, и рапы почти нет; это обстоятельство облегчает работу по добыче соли, которая ведётся здесь 6 месяцев в году
      (в других местах только 3 месяца), и производилась до революции весьма примитивным способом — вручную: рабочие ломами н лопатами выламывали саль и складывали её в кули для просушки. В настоящее время все работы механизированы.
      За 1925—1926 гг. на баскунчакских промыслах было добыто около 385 000 т самосадочной соли, что составляет примерно окало патовнны всей соли, добытой за это время в СССР.
      В басктнчакекой сали содержится чистой поваренной соли 97-99%.
      В местностях с балее холодным климатом, например у нас на северо-востоке Европейской части Союза, саль добывается из воды саляных озёр и ключей путём выпаривания в соляных варнипах. Недостаточно крепкие рассолы предварительно концентрируют (сгу щают) при помощи градирен (рис. 79). Градирня представляет собой широкую стену, сложенную из вязанок хвороста. Наверху градирни имеется жёлоб с мелкими отверстиями. В этот жёлоб накачивается рассол, который через имеющиеся в нём отверстия стекает по хворосту вниз в у строенный у подошвы градирни бассейн. Благодаря огромному увеличению поверхности воды при стеханпн её по хворосту, значительно ускоряется её испарение (особенно при ветре), и в нижнем бассейне собирается уже значительно более крепкий рассол, который затем упаривается в котлах на огне. Таким путём получается так называемая выварочная соль. Различные сорта выварочной соли содержат от 79 до 98% поваренной соли.
      Наиболее чистая поваренная соль получается из залежей каменной соли, образовавшихся в природе в весьма отдалённые времена путём естественного испарения морской воды. Из иностранных месторождений особенно чистая соль получается в Reличке (в Галиции) и Стассфурте (в Германии). У нас богатейшие залежи каменной соли находятся: около селения Брянцевка в 10,7 км от Артемовска, около Славянска, в Илец-кой Защите, около Соликамска и во многих местах Кавказа и Сибири.
      Каменная соль залегает или в виде пластов, или в виде штоков, т. е. огромных глыб, причём залежи обычно находятся на некоторой глубине под землёй и лишь в немногих местах они выходят на поверхность земли (например, в Илецкой Защите).
      Для добычи каменной соли устраиваются шахты, т. е. вертикальные колодцы, от которых отходят боковые галереи — так называемые штольни и штреки.
      Соль выламливается обыкновенно при помощи динамитных патронов, нагружается в вагончики, подвозится к шахтам и через них подаётся наверх.
      Если соль содержит землистые примеси, то разработка ведётся «мокрым» способом, т. е. соль под землёй переводится в раствор, который подаётся наверх и перерабатывается (выпаривается), как и естественные рассолы. Бряниевская соль содержит от 98,5 до 99,5% чистой поваренной соли. Такого же и ещё лучшего качества соль (99,8%) получается в Илецкой Защите.
      Около рудников обыкновенно устраиваются мельницы, на которых производится перемалывание соли.
      Глыбы каменной соли легко раскалываются по трём взаимно перпендикулярным направлениям, т. е. параллельным граням куба. При выпаривании растворов поваренная соль кристаллизуется в виде кубов, причём если выпаривание вести при температуре кипения раствора, то получаются мелкие кристаллы: при более же медленном выпаривании при 40—50° получаются более крупные кристаллы. При нагревании до температуры каления кристаллы трещат и рассыпаются благодаря тому, что маточный раствор1, заключённый (хотя и в ничтожных количествах) в кристаллах, выделяет водяной пар, который их и разрывает.
      1 Раствор, из которого велась кристаллизация. (Состав).
      При температуре красного каления соль плавится в бесцветную маслянистую жидкость, которая при белом калении превращается в парообразное состояние. При 12° в 100 частях воды растворяется 36,9 весовой части соли. В горячей воде поваренная соль растворяется лишь немногим лучше, чем в холодной (тогда как обычно растворимость солей в воде с повышением температуры значительно повышается).
      Наиболее чистые сорта поваренной соли, содержащие лишь небольшую примесь гипса и некоторых других солей, употребляются, как известно, в пишу. Если под руками нет чистой (каменной или самосадочной) соли, то столовую соль готовят из более грязной путём перекристаллизации, т. е. соль растворяют в воде, раствор фильтруют или отстаивают и снова выпаривают в железных котлах, или так называемых чревах. Первые порции (чренный камень) и последние порции выделяющейся соли идут в отброс; в пишу же употребляются средние порции.
      Менее чистые сорта поваренной соли, между прочим и вышеупомянутый чренный камень, называемый также «лизальным камнем», употребляются в качестве примеси к корму скота.
      Большие количества соли употребляются для консервирования, т. е. сохранения различных пищевых продуктов — мяса, рыбы, овошей, грибов и т. п. Консервирование солением основано на так называемых антисептических или противогнилостных свойствах поваренной соли, т. е. на способности её убивать бактерии или микробы, вызывающие гниение веществ растительного или животного происхождения. Поваренная соль, правда, довольно слабый антисептик, развитие гнилостных бактерий прекращается лишь при содержании в продукте 10—15% поваренной соли, но зато она дёшева и безвредна для нашего организма, чего нельзя сказать о других консервирующих средствах, например о борной и салициловой кислотах, формалине и др., которые уже сравнительно в небольших дозах вредны для здоровья.
      С той же целью предохранения от гниения употребляют поваренную соль для пропитывания корабельного дерева, а также железнодорожных шпал там, где соль имеется в изобилии; так, например, поваренной солью пропитаны шпалы Баскунчакской железной дороги и некоторых наших южных дорог.
      Раствор поваренной соли и квасцов (1,2 части поваренной соли, 3 части квасцов и 90 частей воды) употребляют в кожевенном производстве для вымачивания очишенных от волоса так называемых бученых кож (т. е. кож, разбухших и размягчённых после обработки ржаным и овсяным киселём и другими подобными средствами). Такое вымачивание называется белым, или сыромятным, дублением; производится оно с целью предохранить кожу от загнивания.
      В мыловаренном производстве поваренная соль употребляется для «высаливания» мыла. Мыло получается при варке какого-нибудь жира или сала со щёлочью сперва в виде густой массы, так называемого «мыльного клея», представляющего собой смесь мыла и водного раствора глицерина; при прибавлении поваренной соли эта масса разделяется на два слоя: внизу получается водный раствор глицерина и поваренной соли, а наверху собирается полутвёрдое мыло, которое отделяется и затем при охлаждении затвердевает.
      Поваренная соль употребляется затем в холодильном деле, а именно — она может служить для приготовления холодильных смесей. Дело в том, что растворение твёрдого тела, подобно плавлению, требует затраты теплоты (теплоты растворения); так, если смешать 1 часть поваренной соли с 3 частями толчёного льда или снега (при 0°), то они взаимно растворяют друг друга, поглощая теплоту, в результате чего смесь сильно охлаждается, а именно до —22°. Разумеется, для приготовления холодильных смесей можно пользоваться самыми грязными сортами поваренной соли.
      Особенно часто приходится пользоваться холодильными смесями в лабораториях, главным образом химических. В технике же для получения низких температур (для приготовления льда, замораживания мяса и т. п.) существуют специальные холодильные машины, основанные на принципе понижения температуры при быстром испарении сгущённых в жидкость газов, но за отсутствием их можно прибегать к холодильным смесям.
      Из поваренной соли мы можем получить натрий, хлор и различные химические соединения, в состав которых входят натрий и хлор. Практически, исходя из поваренной соли, в больших технических масштабах получают прежде всего следующие вещества: едкий натр (NaOII), сернокислый натрий, называемый также сульфатом натрия, или просто сульфатом — (Na2SO.)), соду, или углекислый натрий (Na2C02), хлорноватистонатровую, или так называемую белильную соль NaCIO, хлор, хлористоводородную, или соляную, кислоту НСI, нашатырь, или хлористый аммоний NH4CI и др. Все перечисленные вещества относятся к числу основных продуктов химической промышленности в том смысле, что они употребляются во многих химических производствах и служат в свою очередь исходными материалами для изготовления ряда других веществ.
      Производства упомянутых продуктов тесно между собой связаны и осуществляются обыкновенно на одних и тех же заводах, которые для краткости часто называют содовыми заводами на том основании, что большая часть указанных веществ получается попутно при фабрикации соды.
      (Поваренная соль и её техническое использование, 1933 г.)
     
     
      Я. С. Горшешников
      «СОЛЯНЫЙ СПИРТ» И «ОКСИМУРИЕВАЯ КИСЛОТА»
      (Из истории открытия и установления состава соляной кислоты и хлора)
     
      Трудно сказать, кто и когда впервые получил соляную кислоту. Во всяком случае нам известно, что уже в конце XV в. алхимик Василий Валентин и в XVI в. Андрей Либавий в усердных поисках чудодейственного жизненного элексира прокаливали в своих странных для нас алхимических приборах поваренную соль с квасцами и купоросами и получали продукт, который они описали под названием «кислого спирта». Это и была знакомая теперь нам соляная кислота, конечно, очень нечистая. Для первых исследователей это было совершенно новое вещество, обладавшее свойствами, которые сильно поражали их воображение. «Кислый спирт» дымил в воздухе. Нюхая его, — задыхались и кашляли. При попытках пробовать на вкус, он обжигал язык и нёбо. Под его действием ткани разрушались. Металлы он разъедал.
      В 1658 г. немецкий учёный Глаубер нашёл новый способ получения соляной кислоты, которую он назвал «соляным спиртом». Способ этот в широких размерах применяется ещё и до сих пор в лабораториях и на производство. Он нагревал попаренную соль с концентрированной серной кислотой и выделявшийся «дым» поглощал водой.
      П 1772 г. знаменитый своими опытами с газами и открытием кислорода английский учёный Джозеф Пристли установил, что при действии серной кислоты на поваренную соль выделяется бесцветный газ, который может быть собран над ртутью, и что этот газ обладает чрезвычайно большой способностью растворяться в воде. Полный раствор этого газа получил название соляной кислоты (acidum muriaticimi), а самый газ Пристли назвал чистой газообразной соляной кислотой.
      В 1774 г. шведский учёный Шееле, исследуя действие соляной кислоты (которую он называл ешё «соляным спиртом») на двуокись марганца, нашёл, что двуокись марганца растворяется в соляной кислоте на холоде, образуя темнокоричневый раствор, из которого при нагревании выделяется газ жёлто-зелёного цвета, обладающий очень резким запахом, способностью разрушать растительные краски и действующий на все металлы, не исключая
      и золота. Шееле, как последователь господствовавшей в то время флогистонной теории, считал, что смысл этой реакции заключается в том, что под действием двуокиси марганца из соляной кислоты уходит содержащийся в ней флогистон, благодаря чему соляная кислота превращается в жёлто-зелёный газ. Поэтому самый газ он назвал «дефлогистированной (т. е. лишенной флогистона) соляной кислотой».
      Открытие «дефлогистированной соляной кислоты» произошло в то время, когда пробил последний час господства ложных представлений о существовании флогистона. Лавуазье правильно понял и сумел с убедительностыо доказать роль открытого уже ранее Пристли кислорода в процессах окисления, горения, ржавления и т. п.
      Лавуазье считал, ч.то всякая кислота представляет собою окисел неметалла и что, следовательно, необходимой составной частью всякой кислоты является кислород. Самое название этого элемента уже отражало этот взгляд. Таким образом, серной кислотой Лавуазье и его современники называли то вещество, которое теперь нам известно под именем серного ангидрида (SO3). Однако при попытках объяснить все известные уже тогда факты указанным образом вскоре стали возникать затруднения. Прежде всего бросалось в глаза, что если кислоты представляют собою вещества, непременной составной частью которых, наряду с металлоидом, является только кислород, то непонятно, почему при действии металлов из кислот обыкновенно выделяется водород. Этому было придумано такое объяснение:
      Кислоты (по-современному, кислотные окислы) всегда удерживают около себя некоторое количество поды, подобно тому, как, например, соли серной кислоты в купоросах удерживают около себя кристаллизационную поду. При взаимодействии металла с «кислотой» эта вода подвергается быстрому разложению, её водород выделяется, а кислород соединяется с металлом и образует окисел металла, который сейчас же присоединяет к себе «кислоту» (т. с. окисел металлоида). В результате такой реакции образуется соль.
      Схема образования соли из кислоты и металла по представлениям химиков начала XIX в.
      Пример.
      Реакция между цинком и серной кислотой:
      Объяснение это было придумано неплохо: оно вполне согласуется с наблюдаемыми фактами.
      Не менее остроумно было построено и предположение относительно состава соляной кислоты, которая, как было уже в то время известно, не получается путём соединения какого-нибудь из известных металлоидов с кислородом. Суть тогдашних рассуждений сводилась к следующему. Соляная кислота, как и все остальные кислоты, должна представлять собою соединение кислорода с каким-то ещё неизвестным элементом. Этот предполагаемый элемент, соединённый с кислородом и безводной соляной кислотой, был назван мурием (murium) от названия соляной кислоты (acidum muriaticum). Безводная соляная кислота, по тогдашним представлениям, — это окись мурия.
      Что же представлял собою, с этой точки зрения, тот жёлтозелёный газ, об открытии которого мы говорили раньше? Его изучением «в течение ряда лет усиленно занимались наиболее блестящие учёные того времени. Бертолле, Гей-Люссак, Тепар, Гемфри Дэви, «организатор химии» — шведский учёный Берцелиус и многие другие потратили немало времени и настойчивости на то, чтобы разгадать загадку этого таинственного газа. Так как этот газ (его мы теперь называем хлором) может быть получен путём окисления соляной кислоты, то было вначале выдвинуто предположение, что он представляет собой соединение окиси мурия с кислородом, т. е. дальнейшую ступень окисления мурия. Поэтому Бертолле предложил назвать этот газ окисленной соляной (муриевой) кислотой (acidi muri-atique oxigenee, aciclum muri-aticum oxydatum), или оксимуриевой кислотой (acidum oxi-xymuriaticum).
      В начале XIX в. много усилий посвятил изучению «му-риепой» и «оксимуриевой» кислот известный своими многочисленными открытиями Гемфри Дэви (ему, между прочим, мы обязаны открытием элементов калия, натрия, кальция, бария, стронция и магния). Действуя на металлический калий совершенно сухой «газообразной мурие-вой кислотой», т. е. сухим хлористым водородом, Дэви получал водород. На этом основании он пришёл к заключению, что в газообразной «му-риевой кислоте» содержится удерживаемая ею вода. Однако, несмотря на все попытки, ему не удавалось выделить эту воду из сухого хлористого водорода. Точно так же никакими средствами Дэви Tie мог добиться выделения кислорода из «мурие-вой» и «оксимуриевой» кислот и получения из последнего гипотетического «мурия».
      На основании этого Дэви в сообщении о своих опытах с «оксимуриевой кислотой», сделанном им 15 ноября 1810 г., высказался в пользу признания «оксимуриевой кислоты» веществом, не подвергающимся разложению, т. е. элементом, и предложил назвать это вещество по его цвету хлорином (chloric gas или chlorine; по-гречески хлорос — «зеленоватый»). Так этот газ и до сих пор называется по-английски.
      Однако благодаря авторитету Лавуазье убеждение в том, что в кислоте непременно должен содержаться кислород, заставляло большинство учёных решительно отказываться от предположения, что хлор является элементом. Поэтому даже после того, как Дэви смело высказывал своё мнение о том, что в «оксимуриевой кислоте» кислорода нет, знаменитые французские химики Гей-Люссак и Тенар и вместе с ними Бертолле и шведский химик Берцелиус горячо защищали противоположный взгляд, стремясь в своих опытах отыскать доказательства в его пользу. Однако упрямые факты беспощадно выбивали защитников ложного взгляда из их последних позиций. В 1811 г. сложил оружие Бертолле, а в 1813 г. Гей-Люссак и Тенар принуждены были присоединиться к мнению Дэви. К этому их принудили результаты независимых друг от друга исследований Дэви и самого Гей-Люссака над только что открытым Б. Куртуа веществом, которое представляло собою тёмные металлические кристаллы и легко превращалось в красивые темнофиолетовые пары. Это вещество Дэви назвал йодином (jodine), Гей-Люссак йодом (jod). Оно, несомненно, представляло собой простое вещество и в то же время оказалось очень близким по своим свойствам к «оксимуриевой кислоте» — хлорину Дэви. Признав мнение Дэви о хлорине, Гей-Люссак предложил называть его так, как его теперь называем, — хлором (chlor).
      Г. Дэви (1778—1829). Из числа свойств хлора (и йода) особенно поражала многих его способность энергично вступать в непосредственное соединение с металлами. на основании этого немецкий учёный Швейгер предложил в 1811 г. назвать хлор галогеном, т. е. образующим соли — солеродом, а хлористые металлы — галоидами, т. е. похожими на соль. В русской литературе хлор называли солетвором, в 1820 г. впервые появилось название хлор.
      Победу Дэви признали Бертолле, Гей-Люссак, Тенар и другие, но оставалось ешё много учёных, во главе с пользовавшимся в то время громадным авторитетом Берцелиусом, которые всё ешё не могли отказаться от прежних взглядов. В 1815 г. Берцелиус в большой статье старается всеми способами показать, что старая теория всё ещё в состоянии объяснить факты, и призывает всех химиков сохранить её в интересах науки. Наконец, и Берцелиус всё-таки отказался от попыток воскресить похороненные взгляды. В воспоминаниях о своей работе в лаборатории Берцелиуса Фридрих Вёлер пишет:
      «Берцелиус выказал большой интерес к исследованию синильной кислоты, за которое я снова принялся. Он показал мне с большим удовлетворением свой отзыв о моих предыдущих опытах с этой кислотой и высказал мнение, что её существование много способствовало большей достоверности теории хлора. Я был очень удивлён, что он говорит хлор, а не окислённая муриевая кислота, так как до этих пор он был твёрдым сторонником старой точки зрения. Однажды, когда Лина мыла посуду, заметила, что она сильно пахнет оксимуриевой кислотой, Берцелиус сказал: «Послушайте, Анна, вы не должны больше говорить оксимуриевая кислота. Говорите хлир, так будет лучше».
      В связи с установлением отсутствия кислорода в «ок-симуриевой кислоте» напрашивалось представление о том, что и в «муриевой кислоте» нет этого элемента.
      Исследования свойств кислот приводили к мысли о том, что необходимой составной частью всех кислот является водород. Работы по изучению йодистоводородной (11J) и синильной (цианистоводородной HCN) кислот, выяснившие с несомненностью отсутствие в этих кислотах кислорода, заставили прийти к заключению о том, что кислорода нет и в близкой с названными веществами хлористоводородной кислоте. Однако долго ещё многие отказывались распространить и на другие кислоты представление о непременном присутствии в них водо: рода. Взгляд на кислоты как на вещества, присутствие в которых водорода является необходимым условием существования у них кислотных свойств, окончательно закрепился в умах химиков только около 1840 г.
      Так в течение десятилетий длился научный спор, приведший к выяснению того, что представляют собою хлор, соляная кислота и кислоты вообще.
     
     
      А. Е. Ферсман
      ЙОД ВЕЗДЕСУЩИЙ
     
      Все мы хорошо знаем, что такое йод, пользуемся им, когда пораним себе палец, принимаем его бурокрасные капли с молоком в старческие годы. Это — всем хорошо известное лекарство» а между тем как мало и плохо знаем мы, что такое йод и каковд его судьба в природе.
      Трудно найти другой элемент, который был бы более полон загадок и противоречий, чем атом йода. Больше того: мы так мало и так плохо знаем самые основные моменты истории йода и его свойств, что до сих пор является непонятным, почему и как мы лечим при помощи йода и откуда он взялся на земле.
      Надо сказать, что ешё Д. И. Менделеев, наш великий химик, пережил много неприятностей из-за йода. Д. М. Менделеев распределил свои элементы в порядке повышения атомных весов, а йод с теллуром заняли неправильные места, что так и осталось до нашего времени. Иод и теллур оказались почти единственными исключениями, нарушившими стройность менделеевского закона. Правда, сейчас мы догадываемся, в чём тут дело, но много лет это представляло камень преткновения для Менделеева, и неоднократно критики его блестящей теории ему говорили, что он подтасовывает факты и переставляет элементы так, как ему это удобно.
      Под - твёрдое тело, он образует серые кристаллики с настоящим металлическим блеском. Как будто бы металл, но он просвечивает фиолетовым цветом, и вместе с тем, если мы поместим в стеклянный флакон металлические кристаллики йода, то очень скоро увидим в верхней их части фиолетовые пары этого вещества. Он очень легко испаряется, возгоняется в виде фиолетовых паров.
      Вот вам первое противоречие, которое бросается в глаза. но за ним сейчас же следует и второе. Цвет паров темнофиолетовый, а самого йода — серометаллический. Соли же йода вообще бесцветны и выглядят, как простая поваренная соль; иногда лишь они обладают слегка желтоватым оттенком.
      Пойдём дальше по загадочным путям йода.
      Под — исключительно редкий элемент. Паши геохимики подсчитали, что содержание его в земной коре составляет всего лишь около одной (или двух) стотысячной процента, а между тем йот всюду присутствует. Мы можем даже ешё резче скачать: нет ничего в окружающем нас мире, где бы точнейшие методы анализа в конце концов не открыли несколько атомов йода Всё пронизано йодом твёрдая земля и горные породы: самые чистые кристаллы прозрачного горного хрусталя или исландского шпата содержат в себе довольно много атомов йода. Значительно больше его в морской воде. Очень много в почвах, в текучих водах, ещё больше в растениях, в животных и в человеке. Мы поглощаем йод из воздуха, который весь насыщен парами воды, мы вносим йод в свой организм через пищу и воду, мы не можем жить без него.
      И понятным является вопрос: откуда же взялось так много йода, где его первоисточник, из каких глубин земных недр принесён к нам этот редкий элемент? Л между тем точные анализы наблюдений показывают, что нам неизвестен тот замечательный «(сточннк, откуда он взялся, ибо мы никак не можем понять, и каких минералах он встречается, так как в глубинах изверженных пород п расплавах магмы мы не знаем йода.
      Некоторые наши геохимики рисуют картину происхождения йода на Земле таким образом: в далёкие времена, ешё до геологической истории Земли, когда наша гита нота впервые покрывалась твёрдой корой, летучие пары различных веществ сплошными облаками окутывали ешё горящую Землю. Под вместе с хлором выделился из глубины расплавленных магм нашей планеты; тогда же ом был захвачен первыми морями осевших расплавленных паров Земли, и первые океаны, породившие моря, накопили в себе йод из атмосферы Земли.
      Так это или не так. мы сейчас точно не знаем, но нам известно только одно, что и на земной поверхности его распределение полно загадок.
      В арктических странах, на высоких горах йода сравнительно мало, в низинах, у морских берегов, количество йода увеличивается; оно ешё более возрастает в пустынях, а в обширных пустынях Южной Африки или Отакамы, в Южной или Центральной Америке мы встречаем настоящие минеральные соединения йода.
      Точный анализ показал, что йод растворён в воздухе по строго определённому закону. Количество его налает с высотой. на высотах Памира и Альп (свыше 4000 метров) йода во много раз меньше, чем на уровне Москвы или Казани.
      И вместе с тем йод известен нам не только на Земле. Мы находим его и в метеоритах, попадающих из неведомых пространств мироиания. Новыми методами ищут теперь йод в атмосферах Осипы и сперкаюшнч звёзд.
      Но на самой Земле открываются самые интересные картины из истории йода.
      Он накапливается в морской воле, может быть действительно я остатках тех древних океанов, которые когда-то образовались ит первых облаков водяных паров. П морской иоде йода довольно много- на каждый литр приходится 2 миллиграмма, это уже чувствительная величина Но вот морская воля сгущается у берегов я лиманах, в прибрежных гнёрах. Там накапливаются белые соли, белой пеленой покрывают они илхкне берега этих озёр, столь хорошо нами изученных на побережье Чёрного моря, в Крыму или в Средней Азии. Но йода и них больше нет. Под куда то исчез; как будто бы он накапливается на дне в плах, но большая дат я его испаряется, уходит в воздух, и всё же кое что намечается я остаточных рассолах; там. где скапливаются соли калин и бром, йота почти не оказывается. Но пот на самых берегах соляных озёр и морей развивается растительность, образуются целые леса различных водорослей, которые покрывают прибрежные камни, и в ннх-то. оказывается, и накапливается йод в результате каких-то совершенно непонятных химических процессов, и на тонну водорослей приходится несколько килограммов чистого, замечательного элемента, а в некоторых морских губках количество йода ещё больше н достигает 8-10%.
      Наши исследователи особенно хорошо изучили берега Тихого океана. На пространстве тысячи километров прибрежного района волны, особенно осенью, прибивают сюда огромное количество водорослей морской капусты. Эти бурые водоросли содержат сотни тысяч килограммов йода. Водоросли частью не пользуют для пиши, частью осторожно сжигают и извлекают из них йод и поташ. Йодный завод перерабатывает такие водоросли на Белом море, довольно много извлекалось йода из больших полей водорослей Чёрного моря.
      Но этим не заканчивается история йода в земной коре: его приносят нам и нефтяные воды, около Баку образуются целые озёра отбросовых вод, из которых сейчас извлекают йод; его выносят и некоторые вулканы из своих загадочных глубин.
      Так разнообразны судьбы этого элемента в истории нашей Земли, и трудно из этих ярких и загадочных картинок создать себе полное и связное представление о жизни и скитаниях этого бесконечно странствующего атома природы.
      , Но вот йод попадает в руки человека, и здесь возникают но-аые загадки. Недаром мы лечим йодом, останавливаем кровь, убиваем бактерии, охраняем рану от заражений, а между тем йод исключительно ядовит, пары йода действуют на слизистые оболочки, вызывая в них раздражение. Избыток капель и кристалликов йода может быть смертельным для человека. И самое замечательное в этом вопросе заключается в том, что всё же ещё хуже для здоровья, когда йода мало. Организм человека, а вероятно, и ряда животных, должен иметь определённое количество йода. Человек начинает болеть, когда йода слишком мало, но он ешё скорее заболевает, когда йода слишком много. Мы знаем, что недостаток иода особенно сказывается в особой болезни, названной «зобом». Этой болезнью страдают обычно жили высокогорных местностей. Мы знаем широкое распространение зоба в некоторых аулах, расположенных в высоких горах Центрального Кавказа; очень хорошо она известна также и в Альпах. Но как только было применено лечение солями йода, больные целых деревень стали излечиваться.
      В последнее время американские исследователи установили распространение зоба и на территории Америки. Оказалось, что можно сделать карты количества заболеваний зобом, а также карты содержания йода в воздухе. Эти карты совпадают. Человеческий ррганизм исключительно чуток к йоду, и понижение его содержания в воздухе и в водах сейчас же отражается на здоровье.
      Не менее загадочны те новые пути использования йода в промышленности, которые с каждым годом становятся всё шире и шире. С одной стороны, это особые органические вещества, которые, оказывается, создают непроницаемую броню для прохождения рентгеновских лучей. С другой стороны, вещество, впрыснутое в организм, позволяет снимать внутренние ткани особой чувствительности. Мы знаем и совсем другие области применения йода за последние годы.
      Особенное значение придаётся использованию йода в целлулоиде, где применяются мелкие игольчатые кристаллики. Эти кристаллики распределяются строго закономерно. Колебания светового луча не могут проходить через них во всех направлениях. Получается то, что мы называем поляризационным лучом. Мы много лет строили особые, очень дорогие поляризационные микроскопы, а сейчас, благодаря этому новому прибору — поляроиду, — мелкие чистые лупы изготовляются в Москве и заменяют собой целый микроскоп. С ним можно работать во время экспедиций в поле. Сочетанием двух-трёх поляроидов можно добиться яркой окраски рисунка, и здесь перед нами вырисовывается возможность использования поляроидов для громадных декоративных панно в залах, кино, где вращением двух поляроидов будут достигаться самые замечательные световые эффекты, быстро меняющие цвета по всему спектру солнца. Когда поляроидная пластинка вставлена в окно вашего автомобиля, вас не будут ослеплять фары мчащейся навстречу машины, так как в поляроиде вы не увидите ярких ореолов горящих огней, а лишь самую машину с отдельной светящейся точкой.
      Когда самолёт поднимается над затемнённым городом и сбрасывает вниз на парашюте сверкающие составы из магния, то поляроидные очки позволяют видеть всё, что делается на Земле под светящейся ракетой.
      Вы видите, сколько замечательных и сложных применений этого элемента, сколько неясных проблем, сколько противоречий в его происхождении, в судьбе его странствований! Сколько ещё нужно глубоких исследований, чтобы разгадать все его свойства и понять природу этого вездесущего элемента, пронизывающего окружающий нас мир!
      Интересно, что и история открытия этого элемента тоже полна жизненных противоречий. Он был открыт в золе растений в 1811 г. специалистом — фармацевтом Куртуа, — имевшим маленький завод, перерабатывающий золу растений. Открытие этого элемента не произвело особого впечатления на учёных мира, а сам Куртуа запутался в том коммерческом деле, которое он вёл. Его семья после трагической смерти самого Куртуа умерла в нишете. Только через сто лет в городе Дижоне, на его родине, было отпраздновано исключительно торжественно открытие йода, и именем Куртуа была названа улица, на которой он жил.
      Я мог бы уже закончить свой рассказ об этом интересном элементе, но ешё одно обстоятельство привлекает наше внимание. В таблице Менделеева, ниже того места, где обозначен йод. в той же группе имеется пустая клетка. Её наметил ешё Д. И. Менделеев и сказал, что здесь должен быть открыт новый элемент. Он назвал его экайодом. Мы эту клетку называем клеткой 85, но она до настоящего времени так и осталась пустой. Где же встречается или где скрывается этот элемент Vs 85? Он не может не существовать, он где-то в мире должен быть открыт. Его долго искали в остаточных рассолах озёр и соляных месторождениях. Его искали в межпланетном пространстве, среди тех рассеянных атомов, которые наблюдаются в мироздании между звёздами и солнцами, планетами и кометами: его тшетно искали во всех природных металлах, но его не нашли. Много лет казалось учёным. что вот-вот блеснула где-то та линия, которая отвечает светящимся атомам, это № 85, но новые исследования не подтвердили этого открытия, и клетка № 85 осталась до наших дней пустой.
      Что же представляет собой этот таинственный, неоткрытый атом? Вероятно, он продолжает загадочную историю йода, вероятно, он наделён ешё более таинственными свойствами, именно они не позволяют нам его открыть; может быть, он существует так недолго в мироздании, что самые точные приборы не могут его поймать в краткие доли секунды его жизни, может быть, он является обычно настолько сильно заряжённым атомом, что спокойно жить ему не суждено в нашем мире; но если № 85 будет открыт на Земле, то он представит ешё более замечательный элемент с ешё более сказочными свойствами, чем йод!
      Над загадками йода и его товарища по таблице Менделеева стоит поработать учёным!1
      1 В настоящее время цемент 85 получен искусственно. (Состав.)
     
     
      А. Сиротин
      КАК БЫЛ ОТКРЫТ ЙОД И ОТКУДА ОН ДОБЫВАЕТСЯ
     
      Как открыли йод. В годы наполеоновских войн во Франции был усиленный спрос на порох, изготовляемый из серы, угля и селитры.
      Первоначально на порох шла индийская селитра, но она использовалась столь неумеренно, что природные запасы её были истощены. В Южной Америке были открыты между тем громадные залежи селитры несколько иного состава: индийская селитра была калиевой селитрой, в то время как чилийская — натриевая селитра. Порох, изготовленный из натриевой селитры, взрывает с таким же успехом, как и порох из калиевой селитры. Но он обладает неприятным свойством притягивать влагу из воздуха и отсыревать. Химики взялись «исправить» натриевую селитру, заменив в ней натрий калием. Калий содержится в большом количестве в золе морских водорослей. В 1809 г. один испанский химик нашёл способ превращать натриевую (чилийскую) селитру в пригодный для производства пороха материал, обрабатывая селитру золой морских водорослей.
      Парижский селитровар Куртуа, занявшись производством селитры по этому способу, заметил, как разъедаются медные котлы, в которых он выпаривал зольные растворы. Оказалось, что в золе водорослей есть какие-то соли, которые остаются в котлах после выпаривания растворов и выпадения из упаренных растворов соединения калия.
      Когда на эти соли подействовали серной кислотой и двуокисью марганца, то заметили выделение из раствора красно-фиолетовых паров, при сгущении которых образовались чёрные блестящие кристаллы1.
      1 В рассказах того времени утвержлается, что открытие йода было делом «случая»: на заводе по выработке селитры погнались за кошкой, которая опрокинула банку с серной кислотой на остатки солей, и вдруг вследствие происшедшей реакции выделились фиолетовые пары йода. (Состав.)
      Куртуа в 1811 г. опубликовал в химических журналах, что найдено новое вещество, неизвестное до сих пор. Это новое вещество назвали йодом за цвет его красно-фиолетовых паров, так как по-гречески «йод» означает «похожий на фиалки».
     
      Откуда и как получается йод. Оказалось, что йод очень распространённое вещество. В форме разных соединений он встречается в животных и растительных организмах; следы йода мы находим в различных минералах, в морской, речной и даже дождевой воде; в почве, в различных минеральных источниках.
      Однако йод нигде не накопляется в мёртвой природе, и именно поэтому мы принуждены извлекать его из столь необыкновенного источника, как морские водоросли.
      Для добычи одного грамма йода пришлось бы раздробить в пыль н переработать до 5 г гранита, до 3 г мрамора или выпарить до 50 г (около четырёх тысяч вёдер) морской воды. Иод из гранита, мрамора или морской воды обошёлся бы дороже золота.
      В 50 т морской воды содержится 1 г йода, а в 50 г высушенной на воздухе водоросли ламинария (морская капуста) содержится 250 000 г йода. Таким образом, водоросли являются как бы живым заводом, который извлекает следы йода, имеющиеся в морской воде.
      По, кроме того, очень много соединений йода содержится в той самой чилийской селитре, при обработке которой йод впервые был открыт.
      В 1 кг селитры содержится до 5 г йодной соли, из которой можно добыть до 3.3 г чистого йода, т. е. более чем из любого другого природного материала.
      Во всём мире добывают за год до I000 т йода, и около 90% этого количества падает на йод из чилийской селитры. Остальные 10% йода добываются из водорослей1.
      Чилийские заводчики главную часть прибылей извлекают из селитры, а йод является для них побочным продуктом, добыча которого поставлена настолько несовершенно. что свыше 90% этого ценного продукта пропадает в селитряных отбросах.
      Йодная соль, получающаяся как отброс при добыче селитры, обрабатывается бисульфитом натрия NaHS01p от действия которого соль йода распадается и выделяется свободный йод.
      Такие огромные запасы йода, собранные в одном месте, как в залежах чилийской селитры. пока нигде ешё в других странах tie найдены, поэтому многие государства, не желая быть в зависимости от чилийских йодных заводчиков, организуют добычу йода из водорослей (рис. 83 и 84).
      В большом промышленном масштабе водоросли извлекаются из моря при помощи особых морских жнеек.
      Кустарная добыча водорослей ведётся вручную. с маленьких лодок. Орудием ручноголова служит шест с вилами на конце (канза).
      Вручную за 3 4 часа один ловец ловит рис. щ ц.лпросль около тонны сырой водоросли с содержанием ламинария.
      1 Мировая продукция йода наибольшего подъёма достигла в 1929 г и выразилась в 1700 j R настоящее время обшая мировая продукция йода вы ражаетси в 1000—1100 г Монополия Чили на йод теперь постепенно снижается и дотодит до 50—60% мировой продукции. (Состав )
      до 90% влаги. За один час жнейкой при команде в шесть человек вылавливается до 50 т водоросли. Следовательно, при механизированном лове производительность труда ловца в тридцать раз выше, чем при кустарной добыче.
      Добыча йода из водорослей может производиться разными способами.
      Первый — самый простой, но и самый несовершенный способ — это сжигание водорослей в кучах на открытом воздухе.
      Водоросли, выброшенные на берег штормом или выловленные из моря, сушатся на солнце. Такие воздушно-сухие водоросли складываются в большие кучи и сжигаются при малом доступе воздуха, чтобы сгорание было медленное, иначе при сильном ветре и быстром сгорании будут большие потери йода.
      Иногда сжигание водорослей производят в ямах, сделанных в песке и выложенных внутри глиной.
      Потерн йода значительно уменьшаются, если сжигание водорослей ведётся в специальных печах.
      Из 1000 кг золы обычно извлекают от 100 до 180 кг углекислого калия, идущего на удобрение полей как искусственное удобрение, и от 2 до б кг йода.
      При сжигании водорослей на воздухе в кучах пропадает иного ценных продуктов, которые удаётся извлечь, если применить более совершенные способы обработки водорослей — сухую перегонку водорослей в ретортах, обработку водорослей слабым раствором соды — так называемый мокрый способ — или обработку водорослей при помощи бактерий.
      Сухая перегонка воздушно-сухих водорослей производится в особых ретортных печах, где обогрев ведётся снаружи; внутрь печи не проникает воздух, и, следовательно, при нагревании водоросли не сгорают (так как нет кислорода для сгорания), а разрушаются и распадаются на несколько веществ.
      Мокрый содовый способ состоит в обработке водорослей слабым содовым раствором в течение 24 часов. За сутки водоросль полностью разрушается, и получается вязкая желатинообразная масса, которая фильтруется в нагретом состоянии.
      В растворе остаются соли. Раствор упаривают, соли обжи гают, а затем из них извлекают калийные соединения и йодные соли, идущие на получение чистого йода.
      Некоторые заводы в Японии обрабатывают водоросли ферментным способом, который состоит в том. что водоросли, разложенные на водонепроницаемом полу, лежат в течение пяти дней. Потом в течение двух суток они подвергаются действию бактерий. Через особые краны в полу жидкость стекает в чаны, из этой жидкости извлекают потом йод и калийные соли, а твёрдый остаток сжигается, и его зола обрабатывается обычным способом.
      Соли йода, полученные из водорослей одним из описанных выше способов, подвергаются химической обработке или хлором, или серной кислотой с двуокисью марганца. Иод, полученный из соли, содержит некоторые количества нежелательных примесей, в том числе и следы хлора; эти примеси удаляются при очистке йода-сырца. Очистка ведётся следующим способом: к загрязнённому йоду прибавляют немного йодистого калия и всю смесь подогревают.
      При нагревании йод сублимируется, т. с., не расплавляясь, переходит прямо в парообразное состояние. Пары чистого йода сгушаюгся (конденсируются) не жидкими капельками, а твёрдыми кристаллами. Такой очищенный йод поступает в продажу.
      Водоросли — это настоящий клад для химиков; последние находят всё новые и новые пути использования этого высокоценного природного сырья.
      Как развивается добыча йода в СССР. Царское правитель ство развивало химическую промышленность только по части винокурения. Лекарства, анилиновые краски и другие химические продукты покупались за границей. Во время первой мировой войны зависимость от заграницы России сказалась во весь рост. Армия оказалась разутой и раздетой, без снарядов и оружия, переполненные лазареты — без йода. Профессора Писаржевский и Аверкиев пытались наладить производство йода из черноморских водорослей, растущих в районе Одессы. В Днепропетровске построили опытный завод, на котором за два года войны (1915—1916) добыли одну тонну йода из золы черноморских водорослей, по себестоимости 95 рублей за килограмм.
      В 1916 г. был построен завод на Белом море, в Архангельске, где йод добывали по цене более низкой, чем в Днепропетровске, но в количестве тоже очень небольшом.
      Были попытки добыть йод из водорослей дальневосточных морей, но завод во Владивостоке сделал за годы войны так же мало, как и заводы на юге и на севере. Пришла революция, и годы гражданской войны отвлекли все силы Советского государства на фронт. За время с 1920 по 1923 г. было добыто йода на архангельском заводе всего 133 кг, в 1920 г. — 8 кг, в 1921 г. — 30 кг, в 1922 г. — 32 кг и в 1923 г. — 63 кг.
      И сбор водорослей, и добыча йода из водорослевой золы в Архангельском районе были поставлены кустарным способом В 1924 г. организовалась Беломорская йодная артель, которая немного увеличила добычу йода, доведя её в 1925 г. до 225 кг, а в 1926 г. до 300 кг. В настоящее время добыча йода на Белом море сильно выросла.
      С 1926 г. начинаются научные изыскания в Дальневосточном крае. В 1928 г. были определены примерные площади водорослевых районов по берегу от Владивостока до Советской гавани (на северо-восток) на протяжении свыше 1000 км. В этом районе растёт водоросль ламинария, называемая морской капустой.
      Площадь, обследованная экспедицией в 1928 г., равна примерно 5000 га.
      Однако у нас имеются и другие возможности выработки йода.
      Химико-фармацевтическим институтом в Москве разработан способ добычи йода не из водорослей, а из буровых нефтяных вол. Под содержится в последних в малом количестве, и вся трудность заключается в том, чтобы его оттуда выловить. Существует, однако, одна очень заманчивая химическая «приманка» для йода — крахмал. Иод вступает с последним в прочное химическое соединение чёрно-синего цвета. В виде этого соединения йод и извлекается из нефтяных вод; последующее разделение йода и крахмала уже не составляет труда. Кроме крахмала, для извлечения йода из его природных растворов может быть применён активированный уголь, который поглощает йод, п керосин, растворяющий йод.
      Водами буровых скважин ежегодно выносится до 400 т йода и добывать йод из этого падёжного источника очень целесообразно.
      Подсодсржащие воды обнаружены также в районе Архангельска. Они отличаются от бакинских тем, что содержат йода в три раза больше.
      Подсодсржащие воды имеются и на Дальнем Востоке, п районе Посьета.
      Подпетыми солями богаты соляные озёра и источники Аральского озера, Баскунчак и многочисленные соляные озёра Крыма и Кавказа. К сожалению, присутствие громадного количества посторонних солен создаёт пока большие трудности для добыч» иода из этого неисчерпаемого источника1.
      1 В настоящее время СССР занимает второе после Чили место в мире по добыче Йода. (Состав.)
      (Йод и его добыча, 1931 г)
     
     
      К. Я. Парменов
      ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ БРОМА
     
      Больному с расшатавшейся нервной системой, страдающему, например, бессонницей, как одним из проявлений этой болезни, в качестве лекарства врачи нередко прописывают «бром». Печальны были бы, однако, последствия для того больного, который вздумал бы принять в качестве лекарства настоящий бром — тяжёлую темнокрасную жидкость, дающую бурые пары, разъедающие слизистые оболочки глаз, с очень противным удушающим запахом. За этот-то запах бром и получил своё название от греческого слова бромос — зловонный.
      Если бы жидкий бром попал не на нежные слизистые оболочки, а даже на наружные покровы тела, то получились бы сильные ожоги и долго не заживающие раны. Бром — очень ядовитое вещество. Поэтому на самом деле ешё ни один врач не прописал ни одному больному в качестве успокоительного средства чистый бром. То, что в быту называется неправильно бромом, на самом деле есть раствор одной из его солей — бромистого калия КВг, да и то в ничтожной концентрации.
      С соединениями брома очень хорошо знакомы и фотографы: без бромосеребряных пластинок или плёнок и бромосеребряной бумаги вряд ли теперь может обойтись хотя один фотограф, будь то профессионал или любитель. Светочувствительные пластинки. плёнки и бумага приготовляются путём покрытия их в темноте раствором бромистого серебра в желатине. Фотопластинки подвергаются в фотокамере на малую долю секунды действию лучей света, вследствие чего происходит разложение бромистого серебра и выделение мельчайших зёрен металлического серебра, пропорционально силе света.
      Таким образом, мы нередко встречаемся с соединениями брома в обыдённой жизни. Но бром ешё сравнительно «молодой» элемент: с тех пор, как он стал известен человечеству, прошло немногим более 100 лет. История его открытия очень интересна прежде всего тем, что ярко показывает, насколько «назрели» некоторые открытия, насколько они «носились в воздухе»: бром был открыт почти одновременно, послехлора и йода, сразу тремя химиками.
      В 1825 г. в химическую лабораторию г. Гейдельберга (Германия) поступил новый студент Карл Лёви г. Он сразу же заинтересовал своего учителя профессора Леопольда Гмели н а привезённой из дома какой-то странной жидкостью. Лёвиг получил эту жидкость следующим путём: он пропустил хлор в раствор, который оставался после кристаллизации солей из одного источника на его родине. Образовавшееся вещество он извлёк эфиром, а затем отогнал эфир. В результате он получил какую-то тяжёлую темнокрасную жидкость с весьма неприятным запахом. Проф. Гмелин предложил Лёвигу получить этой жидкости несколько большее количество и подробно изучить её свойства. Лёвиг с усердием принялся за работу, как вдруг... в 1826 г. в одном из парижских научных журналов появилась статья химика Баларда об открытии им нового вещества со свойствами, настолько сходными с теми, которыми обладала темнокрасная жидкость Лёвига, что не оставалось никакого сомнения в том, что французский химик опередил Лёвига.
      Балард сделал своё открытие, будучи совсем молодым человеком. Он занимал скромную преподавательскую должность в колледже г. Монпелье, где и учился раньше сам. Изучая флору соляных болот, Балард заметил осадок каких-то солей, выкристаллизовавшихся из маточных растворов после добычи из них обыкновенной соли. Он начал испытывать этот осадок, применил большое число различных реактивов, проделал много самых разнообразных опытов. При этом от его внимания не могло ускользнуть одно обстоятельство: всякий раз, когда он пропускал через раствор остаточных солеи хлор, этот раствор становился краснобурым. Балард ещё ближе стал к открытию, когда заметил, что полученный из золы водоросли Fucus щёлок при обработке его хлорной водой с крахмалом проявлял необыкновенные свойства: после некоторого времени в жидкости появлялись два слоя: один (нижний) — синий, а другой (верхний) — интенсивно жёлтого цвета.
      Перед двадцатитрёхлетним химиком встала трудная задача объяснить это явление. Он правильно заключил, что нижний слой содержал йод, и что синяя окраска вызвана соединением йода с крахмалом. Но что же заключалось в верхнем слое? Балард высказал два предположения: в верхнем слое имеется или соединение йода с хлором, или новый, ещё неизвестный элемент.
      Ему показалось более вероятной первая гипотеза. Он начал искать способы разложения этого предполагаемого вещества на йод и хлор, проделал множество экспериментов, но так ничего и не добился. Тогда ему ничего не оставалось сделать, как признать, что верхний слой содержал новый, ещё никому неизвестный элемент. История показала, что Балард был прав, сделав это смелое заключение.
      В письме химика Дюлон-га к Берцелиусу, написанном 1 июля 1826 г., имеются любопытные строки, относящиеся к этому открытию: «Здесь есть свежая новость. Это новое простое вещество, которое должно найти место между хлором и йодом. Автор этого открытия Балард из Монпелье. Это новое вещество, которое он назвал муридом, находится в морской воде. Он извлёк его из маточных рассолов Монпелье путём насыщения хлором и отгонки. Он получил темнокрасное жидкое вещество, кипящее при 47°. Пары похожи на образуемые азотной кислотой. Его удельный вес 3.
      Сохраняется оно под серной кислотой. Оно соединяется с металлами, даёт нейтральные соединения, несколько летучих соединений, замечательное соединение «muride potassium»2.
      1 По современным определениям температура кипения брома 59°, а удельный вес 3,187.
      2 Бромистый калий.
      30 ноября 1825 г. Балард по совету своих учителей А н гада и Этьена Бернара послал в Парижскую академию наук сообщение о своём открытии. В июле 1826 г. оно было заслушано в Академии и затем напечатано.
      Специальная комиссия в составе знаменитых химиков В о келен а, Тенара и Гей-Люссака повторила все опыты Баларда и признала правильность его выводов. По предложению комиссии, название для элемента (мурид), первоначально данное Балардом, было изменено на бром (по его резкому запаху).
      Впоследствии Балард ешё более тщательно изучил свойства брома. Он нашёл, что бром можно получить, как и хлор, из его солей при взаимодействии с серной кислотой и двуокисью марганца. «Точь-в-точь как ртуть есть единственный металл, — говорит Балард, — который имеет жидкое состояние при обыкновенной температуре, бром есть единственный жидкий неметалл».
      Балард вырвал открытие брома не у одного К. Лёвига, тогда ещё никому неизвестного студента. На грани нового открытия стоял крупнейший химик Ю. Либих. Но досталось оно всё же в руки Баларду. Вот как это случилось.
      Ещё за несколько лет до того, как Балард принялся за свои исследования, одна германская фирма прислала Либиху бутыль с какой-то темнокрасной жидкостью и просила его определить её содержание. Либих не занялся детальным исследованием этой жидкости, а сделал поспешное заключение, что она является соединением хлора с иодом. Только после опубликования Балар-дом статьи об открытии брома Либих догадался, какой огромный промах он допустил. Как это случилось, что у него, общепризнанного светила химической науки, вырвал уже почти готовый результат и кто же? — Никому неизвестный юноша из Монпелье. «Не Балард открыл бром, а бром открыл Баларда», — произнёс с досадой Либих, узнав о новом открытии. И уже много лет спустя Либих чистосердечно описывает, как произошло это событие, и какой урок он извлёк из него:
      «Не может быть большего несчастья для химика, как то, когда он сам не способен освободиться от предвзятых идеи, а старается дать всем явлениям, не сходящимся с этим представлением, объяснения, не основанные на опыте... Я знаю химика, который много лет назад предпринял исследование маточных растворов в Крейцнау. Он открыл в них йод и далее наблюдал, что, простояв ночь, цвет (синий) йодистого крахмала перешёл в жёлтый. Это явление поразило его; он добыл большое количество рассола, насытил его хлором и получил при перегонке в значительном выходе жидкость, окрашивающую крахмал в жёлтый цвет и обладающую внешними свойствами хлористого йода, хотя она отличалась от последнего в некоторых химических реакциях. Но он объяснил это различие удоволетворительно для себя самого — он создал теорию. Несколько месяцев спустя он получил статью Баларда, и в тот же день он был в состоянии опубликовать серию опытов, касающихся реакций брома с железом, платиной и углеродом, ибо бром Баларда стоял в его лаборатории с этикеткой «жидкий хлор-йод». С тех пор он не высказывает никаких теорий, если они не поддержаны и не подтверждены несомненными опытами».
      Дальнейшие исследования Либиха привели его к заключению, что бром действительно является новым элементом.
      До открытия Стассфурских соляных залежей главным источником для получения брома и его соединений были рассолы, остающиеся после производства йода и используемые по методу Баларда. Открытие фотографии дало очень большой толчок производству соединений брома. С 1858 г. центр бромной промышленности с морских берегов переместился в Стассфурт.
      В СССР большое количество брома добывается из вод Сакского озера близ Евпатории, в Крыму.
     
     
      К. Я Парменов
      ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ФТОРА
     
      История открытия фтора полна трагизма. Никогда ещё при попытках открытия новых элементов не было принесено столько жертв, как при экспериментах, имевших целью выделить свободный фтор. История эта в общих чертах складывается следующим образом.
      В 1670 г. Шванквард в Нюрнберге заметил, что если взять какой-нибудь сосуд из плавикового шпата с серной кислотой и покрыть его стеклянной пластинкой, то последняя будет разъедаться выделяющимися газами.
      В 1768 г. Марграфом была описана фтористоводородная кислота, которая затем в 1771 г. была изучена Шееле.
      А. А м пер, узнав в 1810 г. о работах Дэви и о том, что он склонен считать хлор элементом, высказал предположение, что в плавиковой кислоте должен существовать элемент, аналогичный по своим свойствам хлору, и что сама плавиковая кислота есть соединение водорода с особым элементом «флюором». Дэви вполне согласился с этим взглядом. Латинское название «Пиог» было произведено от латинского слова «fluor», «fluo» — течь. Причиною этого названия было то обстоятельство, что плавиковая кислота получалась из минерала, известного ешё в 1529 г. Агрнколе под названием fluor. В древней металлургии этот минерал долго употреблялся в виде плавня (флюса), так как при его прибавке к шихте точка плавления руд понижается.
      Название «фтор» введено около 1816 г. Ампером, когда он ближе познакомился со свойствами плавиковой кислоты. Это слово происходит от греческого фторос — разрушающий. Однако это название было принято только русскими химиками, а у всех других народов сохранилось название «флюор».
      Многочисленные попытки изоляции фтора оставались долгое время безрезультатными вследствие сильной активности элемента, вступавшего в момент его выделения в соединение со стенками сосуда, водой и т. д.
      Попытки получить свободный фтор окислением плавикоэой кислоты не только оканчивались неудачей, но привели вследствие сильной ядовитости фтористого водорода к нескольким жертвам.
      Два члена Ирландской Академии наук братья Георг Нокс и Томас Нокс были первыми жертвами фтора. Они сделали довольно остроумный аппарат из плавикового шпата, но не могли получить свободный фтор. Томэс Нокс скоро скончался в результате отравления, а его брат Георг потерял трудоспособность и принуждён был три года лечиться и отдыхать в Неаполе. Следующей жертвой был химик П. Лайет нз Брюсселя, который, зная о последствиях опытов братьев Нокс,
      однако самоотверженно продолжал их и также поплатился жизнью. Известный химик Джером Никлес из Нанси также принял мученическую смерть. Гей-Люссак и Тенар значительно пострадали от действия на лёгкие небольшого количества фтористого водорода. Испытываемое Г. Дэви болезненное состояние после 1814 г. также приписывается отравлению фтористым водородом.
      Попытка изолировать фтор была предпринята французским учёным Эдмондом Фреми, учителем А. Муассана.
      Он при готовил безводную плавиковую кислоту и хотел электролизом получить фтор, но газ на аноде не выделился по причине его сильной активности.
      В 1869 г. английскому электрохимику Георгу Гору удалось получить немного свободного фтора, но он мгновенно соединялся с водородом (со взрывом). Этот учёный испробовал десятки электродов для анода (из угля, платины, палладия, золота и т. п.), но мог лишь установить, что все они разрушаются от фтора. Вместе с тем он пришёл к выводу о необходимости понижения температуры электролизёра, чтобы ослабить активность фтора. Все эти попытки не пропали даром и были учтены при последующих систематических опытах Анри Муассана (1852—1907), известного французского химика конца XIX и начала XX столетий.
      Муассан построил U-образный электролизёр сначала из платаны, но позднее выяснилось, что его можно делать и из меди, так как последняя покрывается тонким слоем фтористой меди, препятствующей дальнейшему воздействию фтора. В качество электролита была взята безводная плавиковая кислота. Но так как это вещество в безводном состоянии не проводит электричества, к нему было прибавлено небольшое количество бифторида калия (KHF2). С целью получения жидкого фтористого водорода и хля уменьшения активности фтора весь аппарат погружался в охладительную смесь с хлористым этилом1, кипящим при 2°.
      1 Органическое вешесгво получаемое действием хлористого водорода на винный спирт. — CoHsCl.
      Этим путём было достигнуто охлаждение аппарата до —23. Электроды были сделаны из платины или иридистой платины и изолировались пробками из плавикового шпата, который не мог реагировать с выделяющимся фтором.
      Для собирания фтора навинчивались другие медные трубки.
      В этом приборе 26 июня 1886 г. и был впервые получен фтор. Два дня спустя Муассан известил об открытии Парижскую академию наук.
      «Можно было сделать различные предположения о природе выделившегося газа, --- писал Муассан в этом заявлении. — Проше всего было бы предположить, что мы имеем дело со фтором, но было бы так же, конечно, возможно, что это поли-фтористый водород или даже смеси фтористоводородной кислоты и озона, достаточно активная для того, чтобы объяснить то энергичное лей ствие, которое оказывает этот пп на кристал ическую крем не-кислоту»
      Заявление Муассана было принято в Академии, и по её определению был назначен специальный комитет в составе учёных Д е б р э я, Вертело и Фреми для проверки открытия. Во время проверки аппарат Муассана «закапризничал», и экспериментатор не мог получить даже и пузырька фтора.
      Сохранился рассказ известною
      французского химика Л с - III ателье о том, как впервые Муассан прои шодил в Парижской академии наук опыты по выделению фтора.
      «Получив небольшой уголок для занятий в лаборатории Фридсля в Новой Сорбоне (в Парижском университете), Муас сан спустя некоторое время заявил об успешном завершении опытов по получению элементарного фтора. Фридсль не замел лил сделать об этом сообщение в Академию наук. Была создана специальная комиссия для ознакомления с работами Муассана, которая и собралась в определённый день для этой цели. Муассан приступил к опыту, но... к великому его огорчению опыт не удался: фтор получен но был.
      Когда комиссия удалилась. Муассан оо своим ассистентом начал тщательно анализировать весь ход своих работ и искать причину неудачи опыта. В итоге они пришли к выводу, что этой причиной послужила, как это казалось бы ни странным, слишком чисто вымытая посуда, почему не осталось и следов фтористого калия. Достаточно было Муассану прибавить в прибор к жидкому фтористому водороду немного фтористого калия и пропустить электрический ток, как немедленно получился свободный фтор.
      На другой день Муассап получил уже вполне достаточное количество газа, чтобы убедить комитет в действительности своего открытия. Учитель Муассана Фреми тепло поздравил Муассана и сказал ему: «Учитель всегда счастлив, когда он видит, что его ученики продвигаются дальше и выше, чем он сам».
      В 1925 г. более простой способ получения фтора предложили Лобо и Дамьен. Электролитом здесь является бпфгорид калия КНГ2, плавящийся при 56°. Сосуд для электролиза делается из меди, пли никеля, а электроды из разных металлов: катод из меди, а анод из никеля. Электролиз производится при температуре плавления бифторида. В несколько видоизменённом виде этот способ употребляется и в настоящее время.
     
     
      И. В. Надененко
      ХИМИЯ ФТОРА
     
      Свободный фтор представляет собой зеленовато-жёлтый газ с характерным неприятным запахом. Сто плотность (но воздуху) 1.15, т. кип. 187е, т. пл. 219 Атомный mv фтора равен 19,00. Во всех своих соединениях фтор одновалентен. Атомы фтора соединяются между собой в молекулы, сх»тоящие из двух атомов.
      Фтор образует соединения, прямо или косвенно, со всеми другими щеменгами, за исключением инершых тазов.
      С водородом фтор соединяется даже при 252" При мой температуре водород превращается в жидкое п., а фтор затвердевает. и всё же реакция протекает с таким сильным выделением тепла, что происходит взрыв. Долгое время не было известно соединение фтора с кислородом, но в 1927 г. французским химикам Лебо и Дамье и у удалось получить фтористый кислород, образующийся при действии фтора на слабый раствор щёлочи:
      С азотом фтор непосредственно не соединяется, но косвенным путём известному специалисту по фтору Отто Руффу уДалось получить в 1928 г. фтористый азот состава NF3. Известны и другие азотистые соединения фтора. Сера при действии фтора при доступе воздуха воспламеняется. Древесный уголь загорается в атмосфере при обыкновенной температуре.
      Все металлы при тех или иных условиях взаимодействуют с фтором. Щелочные металлы воспламеняются в атмосфере фтора уже при комнатной температуре. Серебро и золото на холоде взаимодействуют с фтором очень медленно, при накаливании сгорают во фторе. Платина при обыкновенных условиях не реагирует с фтором, но сгорает в нём при нагревании до 500—600°.
      Из соединений д.ругих галогенов с металлами фтор вытесняет свободные галогены, становясь на их место. Кислород также легко вытесняется фтором из большинства кислородных соединений. Так, например, воду фтор разлагает с выделением кислорода1:
      1 Кислород обычно получается в виде озона. (Состав.)
      Соединяясь с водородом, фтор образует газообразное соединение — фтористый водород H2F2. Водные растворы фтористого водорода называются плавиковой кислотой. Газообразный H2F2 — бесцветный газ с едким запахом, очень вредно действующий на дыхательные органы и слизистые оболочки.
      Обычный способ его получения — действие серной кислоты на плавиковый шпат — CaF2. Выделяется фтористый водород и остаётся гипс:
      Для молекул фтористого водорода характерна способность к ассоциации (соединению) нескольких молекул в одну. При температуре около 90° получается простая молекула HF с молекулярным весом 20.008, но при понижении температуры уже до 32° измерения приводят к удвоенной формуле H2F2. При температуре кипения фтористого водорода, равной 19,4°, появляются молекулы H3F3 и H4F4. При более низких температурах состав молекул фтористого водорода ещё более усложняется.
      Плавиковая кислота действует на все металлы, за исключением золота и платины. На медь и серебро плавиковая кислота действует очень медленно. Слабые растворы её совершенно не действуют на олово, медь и бронзу.
      Устойчивым к плавиковой кислоте является свинец, который покрывается слоем фтористого свинца, предохраняющим металл от дальнейшего разрушения. Поэтому свинец и служит материалом для аппаратуры в производстве плавиковой кислоты.
      Склонность молекул HF к ассоциации приводит к тому, что, кроме средних солей фтористоводородной кислоты, известны и кислые, например, KHF2, NaHF». В этом заключается её отличие от других галоидоводородных кислот, дающих только средние соли.
      Характерной особенностью плавиковой кислоты, отличающей её от всех других кислот, является чрезвычайно лёгкое действие её на кремнезём Si02 и соли кремниевой кислоты:
      Четырёхфтористый кремний SiF4 — газ, улетучивающийся при реакции.
      Действуя на кремнезём, входящий в состав стекла, плавиковая кислота разъедает стекло, поэтому хранить её в стеклянных сосудах нельзя.
      Из органических веществ плавиковая кислота действует на бумагу, дерево, пробку, обугливая их; на целлулоид действует лишь очень медленно; совершенно не действует на парафин, чем и пользуются при хранении плавиковой кислоты в сосудах, сделанных из этого материала.
      Фтор довольно распространён в природе. Процентное содержание его в земной коре приближается к содержанию таких элементов, как азот, сера, хром, марганец и фосфор. Промышленное значение имеют, однако, только два фтористых минерала — плавиковый шпат и криолит. Кроме того, фтор входит в сравнительно небольшом количестве в состав апатитов. При переработке природных фосфатов на искусственные удобрения в качестве побочных продуктов получаются фтористые соединения.
      Плавиковый шпат, называемый иначе флюоритом, или плавиком, является по своему составу фтористым кальцием — CaF2. В природе плавиковый шпат может встречаться как в виде отдельных кристаллов, так и в сплошных массах. Образование месторождений плавикового шпата геологи объясняют следующим образом. При остывании некогда жидкой массы земной коры образовались внутри неё трещины и пустоты. Когда в такие пустоты, возникшие внутри пород, содержащих в своём составе кальций, проникали растворы или вулканические газы, содержащие фтор, происходило взаимодействие между кальцием породы и фтором раствора или газа. В результате такого взаимодействия пустоты заполнялись массой фтористого кальция. Таково происхождение жил плавикового шпата.
      Замечательно разнообразие окраски плавикового шпата; он может быть совершенно бесцветным — прозрачным, белым, розовым, голубым, зелёным, красным, фиолетовым. Наиболее часто встречающиеся окраски его — зелёная и фиолетовая.
      Мощные залежи плавикового шпата находятся в США: в штатах Иллинойс, Кентукки, Колорадо.
      В СССР главнейшие месторождения плавикового шпата сосредоточены в Забайкалье и Средней Азии...
      Элементарный фтор в настоящее время нашёл себе пока единственное применение в деле обеззараживания питьевой воды. Но, в отличие от своего аналога хлора, который служит для той же цели непосредственно, фтор используется здесь косвенным путём. Действием фтора на воду получают озон, который и применяется для стерилизации питьевой воды.
      Новые дешёвые способы получения фтора позволяют надеяться, что область его применения будет значительно расширена.
      Плавиковый шпат, служащий сырьём для получения плавиковой кислоты и её солей, имеет большое самостоятельное значение. Главное количество его (около 80%) потребляется металлургией. В металлургии чугуна и стали плавиковый шпат употребляется в качестве плавня, т. е. вещества, придающего различным рудным примесям легкоплавкость, вследствие чего они расплавляются, всплывают над жидким металлом в виде шлака и могут быть легко отделены.
      Более всего СаР2 потребляется в металлургии стали, меньшее количество - в доменных процессах. Также сравнительно в небольших количествах он употребляется при плавке медных, цинковых, серебряных и свинцовых руд.
      Криолит естественный и искусственный в больших количествах потребляется алюминиевой промышленностью.
      Получение металлического магния также связано с применением фтористых содей.
      Получение третьего лёгкого металла - бериллия, приобретающего за последнее время большое значение, также требует применения фторидов.
      Способность плавиковой кислоты реагировать с кремнезёмом используется для различных целей. Общеизвестно применение плавиковой кислоты для травления стекла. Чистая плавиковая кислота служит для прозрачного травления, а в смеси с фтористым аммонием — для матового травления.
      В случаях, где требуется очистка от следов кремнезёма, применяется плавиковая кислота. Так, её применяют для очистки графита. Антисептические свойства плавиковой кислоты находят большое применение в производстве спирта. Раствор, содержащий 10 г 30-процентной плавиковой кислоты в 100 л воды, уничтожает бактерии, вызывающие уксуснокислое, маслянокислое и другие подобные брожения, не препятствуя в то же время спиртовому брожению.
      Фтористый натрий в больших количествах применяется для консервирования дерева, в частности — для пропитки телеграфных столбов, железнодорожных шпал. NaF предохраняет древесину от поражения её грибком. Он употребляется или самостоятельно, или в смеси с другими антисептиками. NaF увеличивает длительность службы железнодорожных шпал в среднем в 10 раз. Для пропитки шпал идёт меньшее количество NaF„ чем других употребляемых для той же цели антисептиков: хлористого цинка и креозота. Так как древесина легче разъедается кислотами, чем щелочами, NaF, дающий щелочную реакцию, не так разъедает дерево, как обладающий кислыми свойствами хлористый цинк.
      Кремнефтористый натрий Na2SiF6 имеет большое применение в качестве инсектисида вещества, употребляемого для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве.
      (Фтор и его соединения, 1935 г.)
     
     
      ГЛАВА VI
      СЕРА
     
      СЕРА В КАРА-КУМАХ
     
      Поздней осенью 1926 г. прямо из столицы Туркмении — Ашхабада вышел большой караван — в двадцать верблюдов и три лошади. Это была вторая специальная серная кара-кумская экспедиция, возглавляемая Ррофессором Д. И. Щербаковым.
      Экспедиция знала, что в центре Чёрной Пустыни имеются огромные запасы серы. Не только серы! В том же районе Серных бугров оказались прекрасные известняки, годные для обжигания на известь. Здесь же были скопления квасцов и белоснежного каолина, фарфоровой земли, мыльного камня, идущего для приготовления фарфоровых и огнеупорных изделий. Твёрдые кварциты, содержащие серу, давали строительный материал, а красные, почвы такыров — глину для кирпичей. Недра пустыни открывали всё новые и новые богатства.
      Бугры, под серными залежами, как бы кольцом опоясывались редким металлом стронцием, необходимым для очистки сахара, а в песках, покрывающих серу, были открыты огромные скопления серной кислоты. В солончаках-шораэ, под серым и вязким
      песком, росли острыми кристаллами гипсы, в том числе знаменитые «репетекские гипсы», из которых туркмены изготовляют свои великолепные «дер-даш» — точила для ножей для расчёсывания шерсти и выравнивания кожи. И, наконец, были большие надежды на нахождение здесь выходов нефти, ибо изменённые нефтяные продукты часто встречались в залежах серных месторождений... Пустыня оказалась не бесплодной — она хранила сокровища.
      Геологи экспедиции, в итоге усиленных и тяжёлых работ, после разведок различных бугров, исследования колодцев, изучения топливного и транспортного вопроса, остановили свой выбор на бугре Зеагли. Причины были следующие:
      Группа Зеагли расположена ближе других к Ашхабаду на один дневной переход. Здесь достаточные запасы руды (одно из первых мест) и руда хорошего качества (третье место). Руду здесь можно добывать открытыми работами, так как на Зеагли она залегает почти на самой поверхности, в песке и песчанике, то распределяясь более или менее равномерно в них, то образуя редкой чистоты яркожёлтые, сверкающие скопления почти чистой серы.
      Кроме того, серный завод будет обеспечен дешёвым топливом, «зелёным углем». Заросли белого саксаула, «аксазака», в районе Зеагли значительны и мошны: не редкость деревья в 4 метра высоты.
      Вопрос с водой как технической, так и питьевой также разрешался вполне благополучно.
      Намечались в районе Зеагли и хорошие транспортные условия. Каждый из окрестных аулов мог свободно предоставить от 100 до 200 вьючных верблюдов. А в районе Зеагли насчитывалось несколько десятков аулов. Это количество на первое время, до приобретения собственного транспорта, вполне обеспечивало будущее строительство.
      И, наконец, район этот был богат строительными материалами Такырные красные глины давали великолепный материал для обжига кирпичей, более глубокие горизонты коренных пород, состоящие из известняков, давали хорошую известь, а сам белый песчаник серной залежи прекрасно обтачивался и мог служить для построек. Не было только строительного леса, но он мог быть заменён толстыми стволами саксаула и сезена.
      Второй кара-кумской серной экспедицией была удачно разрешена проблема дешёвой и лёгкой выплавки серы из руды. Обычные способы плавки: калькароны, камерные печи Жилля. плавильные печи Дюрана и Гирцеля, выплавка паром — здесь неприменимы вследствие особого состава кара-кумской руды. Обычно в состав серных руд входят мергеля, гипсы или глины, а кара-кумская руда состоит из мелкого кварцевого песка, сцементированного серой, который при всех известных способах плавки, смешиваясь с серой, засорял бы её.
      Серьёзно и долго обсуждали вопрос о применении подземной плавки серы по способу Фраша. Но в условиях Кара-Кумов этот способ оказался неприменимым, так как Серные бугры были совсем иного строения, чем техасские и луизианские. Представляя собой так называемые «останцы» размытой водами доисторического Арало-Каспийского моря сплошной плоской поверхности, кара-кумские Серные бугры прикрыты сверху и с боков песком и галечником, через которые нагнетаемая вода просачивалась бы наружу, не прогревая руду. И потому для способа Фраша потребовалось бы дорогостоящее искусственное закрепление (например, бетонирование) поверхностных, прикрывающих руду пластов.
      Тогда участник экспедиции инженер-химик П. А. Волков предложил свой оригинальный, автоклавный способ плавки серной руды.
      В котёл-автоклав, работающий под большим давлением, закладывается дроблёная руда, наливается вода, закрываются герметически люки и пропускается из парового котла пар под давлением 5 —6 атмосфер. Температура в автоклаве поднимается до 130° (точка плавления серы —116°), сера расплавляется, и в образовавшейся жидкой массе, беспрерывно взбалтываемой паром, песок, по принципу флотации, всплывает наверх, а сера, несмотря на меньший удельный вес, собирается в нижней части котла в однородную массу. Затем открывается кран, и сера ровной струёй, как горячая вода из самовара, течёт в специальные формы. А пустая порода, оставшаяся в автоклаве, вываливается через люки Эти лабораторные опыты, неоднократно производившиеся при институте, надо было проверить на практике, и с серной экспедицией отправился на верблюжьих горбах в Кара-Кумы целый маленький заводик.
      Инженер-химик П. А. Волков произвёл на колодцах Шиих девять плавок. Результаты были блестящие. Сера вытекала чистой жёлтой струёй и застывала в подставленном ведре в великолепную сплошную массу исключительной чистоты. Продукция содержала 99,9 процента серы. только ничтожные десятые доли процента зольных частей и ни унции вредных примесей мышьяка юн селена. Посланная на производства, потребляющие серу (в Резиногрест, Анилтрест и Главлесбум) кара-кумекая сера получила исключительно блестящие отзывы.
      Опыты П. А. Волкова выявили также крайнюю экономичность н простоту его способа. Вся работа но выплавке серы состоит только из трёх несложных операций: загрузки руды и воды, выпуска расплавленной серы простым открытием крана н выгрузки песка. Весь процесс плавки занимает татько два часа. Аппаратура тоже очень проста: паровой котёл любой конструкции и (для автоклавов) железные котлы, выдерживающие давление 5 6 атмосфер, без каких-либо добавочных устройств внутри.
      Так блестяще была разрешена проблема освоения кара-кум с кой серы. Так, осторожно, научно обоснованными путями, а не хищническим и невежественным наскоком, овладело Советское государство сокровищами Чёрной Пустыни.
      И в итоге второй кара-кумской серной экспедиции выяснилось, что кара-кумская сера намного дешевле импортной, на которую мы расходовали свой золотой запас.
      Так созрело решение строить на песках серный завод.
      21 декабря 1926 г. на заседании Президиума ВСПХ Туркменской ССР участники кара-кумской серной экспедиции сделали доклад о своих работах и изложили свои соображения по поводу рентабельности будущего серного завода в Кара-Кумах.
      И тотчас же, как всякое новое и смелое дело, оно нашло своих противников. Инициаторов постройки серного завода упрекали в авантюризме, пугали словами «верблюжий транспорт», «пустыня», доказывали трудности доставки поды и топлива, называли это дело «строительством на песке»...
      Только через два года закончилась ожесточённая полемика вокруг кара-кумского серного завода. В 1928 г. Совнарком Туркмении решительно повернулся «лицом к пустыне», отпустив на постройку завода необходимые средства.
      Но дело снова затянулось. Прошло ещё два года, и наконец в Чёрной Пустыне, на склоне бугра Зеагли, при торжественной обстановке была водружена мемориальная доска с надписью:
      I мая 1930 года заложен этот Серный завод.
      Под окнами конторы, на горячей ашхабадской мостовой, стоят два автомобиля. Тяжелы, низки и длинны больше четы рех метров эти многоножки. Потому многоножки, что каждая имеет по три оси, а на каждой оси по паре двойных колёс. Пгого двенадцать колёс, между которыми равномерно распределена тяжесть машины и груза, благодаря этому давление каждого колеса не превышает 7-8 пудов, т. е. равно давлению ступни
      груженого верблюда. Поэтому колёса автомобиля едва нрезаклен в песок, и по «прсдатолккому» песчаному грунту она развивает скорость в 20 30 километров в час.
      Пни несколько раз пересекали Кара-Кумы, пустыню не менее грозную, чем Сахара. Нпериые с экспедицией академика Д. F:. Ферсмана в 1929 г. они прошли Кара-Кумы насквозь, от Ашхабада до Хипы через Серный завод. После этого сделали несколько рейсов к Серным буграм. Если бы сложить пройденный ими километраж, он бы пять раз перерезал Сахару. Однажды они шли до Серного завода 12 дней, ибо тащили на себе аитоклавы, по три томны песом каждый.
      А сейчас они пойдут на Серный завод с грузом махорки, сахара. чая и почтовыми посылками рабочих. Пассажиров только двое: молодой туркмен и я. Соотечественники величают его «мухен дисер» (инженер земли, геолог), хотя он всего лишь студент третьего курса Ленинградского горного института и на Серные бугры едет на летнюю практику...
      ...Машины перевалили железнодорожное полотно и взяли круто на север. Розовый, по-майски цветущий Ашхабад надо забыть надолго. Мелькнул аул Кеппеле, первый и последний на нашем пути. Затем начинаются пески.
      Их прорезает узкая караванная дорога — древняя Хивинская тропа, «инчи-джоль» (тесная дорога), как образно называют её туркмены. Её-то и рубцевали ёлочками треугольннковских шин наши машины.
      Мы ехали по той самой тропе, по которой ровно сто лет назад, в 1832 г., прошёл английский шпион, лейтенант Ост-Индской компании А. Бернс. Он написал впоследствии о своём походе:
      «Индийские пустыни ничтожны по сравнению с беспредельным океаном песков Кара-Кумов. Я не могу себе представить зрелиша более грозного, чем эта пустыня...»
      Я оглядываюсь по сторонам. Кругом пески. Тело и лицо зудят от приставших к потной коже песчинок. Жара пустыни лихорадочно бьёт в виски, тяжелит веки и удушливыми тисками сжимает горло. Но мне пустыня не казалась грозной, может быть, потому, что я и Бернс смотрели на Кара-Кумы с разных точек зрения: он с горба верблюда, я с сиденья двенадцатиколёсного авто.
      После Бернса, спустя тридцать лет, по тропе этой прошёл в одежде дервиша, распевая мусульманские псалмы, хромой академик и авантюрист Арминий Вамбери. Потом отряд поручика колониальных войск Калитина, потом — авантюрист Файвишевич и, наконец, экспедиции советских учёных Ферсмана и Щербакова.
      А теперь этот путь — путь серы. Этим древнейшим, историческим путём идёт она из недр пустыни на фабрики и заводы социалистической промышленности.
      Рубчатый след, оставляемый на песке нашим авто, кажется мне символической итоговой чертой. По одну сторону её остались дряхлые легенды, сомнительная романтика песков, по другую — деловая, здоропая проза сегодняшнего дня пустыня.
      И словно угадывая мои мысли, спутник, молодой туркмея-сгудснт, говорит:
      — Автомобиль на верблюжнюй тропе! Ловко, а? Скоро будет аэроплан над верблюжьей тропой! А сделала это сера! Ведь завод, индустрия не могут жить верблюжьими темпами. Авто пробегает расстояние Ашхабад — Серный завод в два дня. Верблюжий караван проходит это же расстояние в 12 дней. Разница?!
      — Восемьдесят пять процентов всей площади Туркмении занято песками, — продолжает он — Правда, теперь понятию «пустыня» придаётся весьма условное значение. Мы знаем, например, что Кара-Кумы представляют собою «абсолютно пастбищную территорию». Мало этого, Туркменистан будет крупнейшим местом добычи цветных металлов, в первую очередь — ртути, молибдена и сурьмы. Или возьмём нашу cepyl Разрабатываемый бугор Зеаглн — это только капля в море. Разведанные уже бугры Дарваз, Чеммерли, Топ-Джульба и то не исчерпывают кара кумских запасов серы. Шурфованием сера обнаружена и в буграх, примыкающих к кара-кумской возвышенности, или, как её иначе называют, к Заунгузскому плато. А это значит, что границы возможных серных месторождений раздвигаются до необычайных пределов. Есть все основания считать, что запасы серы здесь должны быть колоссальные, во много раз превосходящие сицилийские запасы. И наша социалистическая промышленность надолго будет обеспечена собственной самородной серой. Вот вам и Чёрная Пустыня!
      ...Ночевали мы, если можно назвать ночёвкой короткий трёхчасовой отдых, на колодцах Вохурдок, на сотом километре от Ашхабада.
      От Бохурдока до следующей «станции» Иербента на 70 километров тянутся безводные пески. Шофёры, стиснув зубы, склонились над рулями. Машины мчались на четвёртой скорости по тем самым пескам, про которые Вамбери писал:
      «В воздухе ни птицы, на земле ни жука, ни червя, лишь следы угасшей жизни, кости погибших люден и животных... Бесконечные песчаные холмы, грозное молчание смерти, багрово-красный оттенок солнца при восходе и закате, — всё говорило, что мы в огромной, может быть, самой огромной пустыне земли...»
      А мне, глядя на эти грозные пески, хотелось петь от радости за пролетариат, овладевающий новыми путями в неведомых пустынях.
      Вскоре мы подкатили к Иербенту. Я увидел пятнадцать кочев-ничьих кибиток и два небольших домика с плоскими крышами... Город чудес! Столица пустыни! Велико было моё разочарование, но и преждевременно.
      Я скептически оглядываю небольшой сад-виноградник, защищённый от ярости песков изгородыо из досок чайных ящиков. Несколько поодаль расположился баштан с арбузами и дынями.
      Входим в один из домов.
      Я перешагнул порог и остановился в крайнем изумлении... Блеск стеклянных шкафов и разложенных в них хирургических инструментов, никелированное сияние кипятильников, пенная кипень ваты, белые чистые стены и наркомздравские плакаты на них!
      Где мы находимся? Я смотрю в окно. В грозном величин лежит пустыня, лежит совсем рядом, за прозрачной тонкостью стекла. Кричит надрывно верблюд. Скрипит визгливо блок колодца. Да, мы в Кара-Кумах!
      — ..Работы по горло! — рассказывает заведующий больницей. — К нам едут за 300 —500 километров.
      Позже мы пили кок-чай в другом домике, в прохладном кооперативе «Туркмен-Берляшнк». Я посматривал на пулкн, загруженные товарами: кульки с сахаром, чай, табак, мануфактура, чайники, вермишель, тетради и карандаши.
      Немного позже полудня мы добрались до Кзыл (Красного) такыра. Я любовался им, похожим на огромный красный бархатный ковёр, любовался стоящей на окраине его причудливой скалой Дан-Гли (колокольчик), когда услышал восторженный вскрик студента:
      — Серные бугры!
      Так вот какие эти холмы, это Эльдорадо Чёрной Пустыни! Жёлтые конусы среди яркокрасного песка. Непередаваемое волнение захлёстывает дыхание.
      Автомобиль влетел на гребень бархана, и я увидел посёлок. Окружённые Серными буграми лежали белые каменные здания, землянки, высокая радиоантенна, беленький домик ревкома Кара-Кум, на котором развевался красный флаг — единственный на много сотен километров в окружности. Последним я увидел серый куб завода с трубой, настоящей заводской трубой.
      И вдруг раздался тоненький, заливистый гудок завода.
      И студент, глядя на белый мятый пар, выбрасываемый из трубы, проговорил:
      - В тот миг, когда он загудел впервые, моя страна перевернула новую, счастливую страницу своей истории!..
     
      Я ставлю поудобнее локти на стол и склоняюсь низко над моделью завода.
      Как остроумно и в то же время как просто он построен!
      Вот серный бугор Зеагли. Я сдуваю с него жирный слой пыли и вижу, что разработка руды на бугре ведётся открытым способом, вручную. Добытая руда в тележках по наклонной траншее вывозится в дробилку. Отсюда — снова на тележках и снова по наклону размолотая руда поступает прямо на крышу завода, в бункера, которые ссыпают её для плавки в автоклавы. Выплавленная сера вывозится на склады, а отходы плавки идут снова вниз, в отвалы. Так, по нисходящей линии, идёт весь процесс добычи и плавки, что очень облетает всю работу.
      Я осторожно двумя пальцами поднимаю крышу завода и вижу внутри восемь вертикальных котлов-автоклавов, стоящих в два ряда. Мне этого мало. Снимаю один из автоклавов с кронштейнов и начинаю разбирать, чтобы ознакомиться с его внутренним устройством. Но мне мешает мой спутник:
      — Довольно вам возиться с моделью. Пойдёмте, лучше посмотрим настоящие заводы и рудник!
      Мы выходим на крыльцо клуба. Серная долина курится пылью. Ежедневно, после шести вечера, здесь проносится песчаный самум, и его пыль оседает на всём посёлке — зданиях, машинах, животных и людях.
      ...В тёмном и тесном цехе в два ряда стоят автоклавы. Они бурлят неуёмной силой пара, нагнетаемого под давлением до 6 атмосфер. Пар поднимает температуру воды в автоклаве до 135°, при которой сера плавится.
      Мы подходим ближе к одному из автоклавов. Он представляет собою огромную железную реторту. Верхушка его с загрузочным люком уходит высоко под крышу завода. Через загрузочный люк бункера засыпают в автоклав руду в количестве около 3,5 тонн, измельчённую в дробилке на мелкие кусочки. Затем загрузочный люк герметически задраивается, а в автоклаве через нижний вентиль накачивает воду. Когда руда основательно пропитается водой, пускают из котла пар.
      Нагрев руды паром производится в течение одного часа, после чего паропровод закрывается и автоклав оставляют в покое минут на двадцать, на полчаса. За это время расплавившаяся сера опускается вниз, и вся масса отстаивается. Теперь остаётся только открыть иижпий вентиль, и сера хлынет наружу мошной струёй. Оставшуюся же в автоклаве пустую породу через нижний разгрузочный люк вывалят в вагонетку и отвезут в отвал.
      Весь процесс плавки занимает не более 3—4 часов. Таким образом, в сутки один автоклав может сделать 6—8 выплавок. А при довольно богатой кара-кумской руде (35—40 процентов содержания серы) каждый автоклав даст за три смены от 12 до 18 тонн химически чистой серы.
      С автоклавом, около которого мы стояли, орудовал рабочий-туркмен, словно оклеенный обоями, — так пёстр был рисунок его халата. Он ловко, с какой-то особенно чёткой щеголеватостью в движениях , манипулировал вентилями, сосредоточенно следя по манометру за силой давления пара в автоклаве. Заметно было, что работа его не только не тяготит, но доставляет творческое наслаждение. И это — вчерашний кумли, весь видимый мир которого заключался в стаде баранов, паре верблюдов и дымном костре!
      А когда мы уходили из цеха, услышали его восторженный вскрик:
      — Золота!.. Уй-бай-яй, чистая золота!..
      Из нижнего открытого вентиля сера сильной дымящейся струёй лимонно-жёлтого цвета хлестала в подставленную деревянную форму.
      — Исключительная по качеству продукция, — сказал студент, — 99,9 процента чистой серы!..
      ...Юго-восточным склоном, навстречу тачкам с рудой, мы поднимаемся на вершину Зеагли, к руднику. Оттуда несутся тяжкие удары кайл, лопат и ломов. Добыча руды производится вручную. Но это временно, конечно. Вскоре здесь будут поставлены экскаваторы. Их стальные челюсти будут выбрасывать на поверхность сразу по полтонпы руды.
      Мой спутник поднимает жёлтый и по-янтарному полупрозрачный камень, отлетевший к нашим ногам от мощного удара лома.
      — Мы не нуждаемся в дорогостоящем предварительном обогащении. Это нужно только для бедных руд. А у нас... Смотрите, — по меньшей мере 50 процентов чистой серы! А подсчитанные запасы её придётся, пожалуй, увеличить во много раз. Почему? Да дело в том, что подсчёты эти произведены на основе предположений об осадочном происхождении кара-кумской серы. Осадочная сера всегда относится к определённым горизонтам, определённым наслоениям, ниже которых серы не бывает. До сих пор мы думали, что сера на этом бугре залегает слоями, в плане имеющими форму груши. Верхний слой состоит из пустой породы, толщиной метра в три. Затем идёт мощный слой, метров в 20—30, равномерно осернённого песчаника, собственно серной руды. Затем идут менее интересующие нас сульфатно-каолиновые и кремнисто-сульфатно-каолиновые породы. И, наконец, подстилается всё это глинами, тоже серы не содержащими. Так предполагали все мы ешё недавно. И считая, что сера залегает только горизонтально, только в одном слое, вывели цифру запасов по бугру Зеагли в 140 000 тонн.
      — Но во время последнего посещения Серного завода профессором Гвоздевым нм был обнаружен в выемке, где происходит добыча руды, сильно оеернённый столб, который навёл его на мысль о кедровом происхождении серы, о происхождении её в итоге действия восходящих термальных (горячих) источников. Источники эти, пробивая песчанистые породы, отлагали в них серу, которая разлилась по трещинам встреченных ею пород.
      И тут мы получаем в руки нить, по которой доберёмся до глубоких недр, где и заложены настоящие серные богатства.
      — Теперь нам рисуется совсем иная картина!.. Бугор Зеагли представляет собою широкую шляпу серного гриба, ножка которого уходит в недра, где и находится основной массив серы. Профессором Гвоздевым уже сделано предложение приступить к разработке серного столба не только по простиранию, но и вглубь. А если рудное тело залегает не в виде горизонтальной поверхности, но идёт в глубину столбом, следовательно, цифра запасов серы по бугру Зеагли должна быть увеличена во много раз!
      — И это не только по одному Зеагли! Строение всех остальных бугров должно быть таким же. Теперь подумайте, какие головокружительные запасы серы должны здесь находиться! Но мысль об исключительной мощности кара-кумских серных месторождений наводит нас на ещё одно оригинальное сопоставление.
      А именно: все крупные залежи серы на земном шаре расположены в ссверноширотном поясе, между 25 и 40°. Например: Техас и Луизиана на широте 25—30°, Сицилия 37—38°, Испания 36—38°. А наше кара-кумское месторождение на широте 35—42°. В этом сходстве нет никакой странности или случайности. Как правило, в холодных странах в земных породах преобладают изменения физического характера, в то время как в жарких странах — химического. А образование серы происходит только в порядке химических процессов.
      — И всё это говорит о том, что мы имеем здесь мировые месторождения серы. В этом уже нет сомнения! Мы хоть сейчас можем на любом из Серных бугров ставить завод примерно на такую же производительность, как н наш. По бугор Дарваз отстоит от Зеаглн на 50 километров, Топ-Джульба — на 25 километров, Чеммерлн — 10 километров. Что же нам делать? На каждом из этих бугров ставить свой завод? Дробить паше капитальное строительство? Однако выход есть. Надо соединить все бугры железнодорожными ветками или, ещё лучше, кабелькранамн (подвесной, канатной дорогой), а здесь, у бугра Зеаглп, выстроить одни общий мощный завод.
      Я с удивлением и, сознаюсь откровенно, с восхищением слушал студента. И это — недавний кумли, человек песков, сын керван-башн! Такая широкая эрудиция, смелость в планах и деловая трезвость при оценке их!
      — Скептики уверяют нас, что широкое, мощное производство здесь невозможно из-за отсутствия воды. Это чепуха! Конечно, с нашими дедовскими колодцами мы далеко не ускачем. Нужно другое! Мы заложим глубокие скважины на артезианскую воду около бугров Дарваз и в изгибе русла Унгуза. Мы, наконец, решили проблему соединения русла Унгуза с Аму-Дарьёй и зальём водой сернистый кара-кумскнй район! Попробуйте утверждать, что это невыполнимо! Большевики победят Чёрную Пустыню, как победили уже Днепр, мёртпый Кара-Богаз, Хибинскую тундру и Арктику!
      Речь моего спутника прервал шабпшнын заводской гудок. Шумной толпой вышла из завода смена и пошла вниз, в посёлок. Поднялся и студент с глыбы серного песчаника.
      — Я хотел вам рассказать ещё о втором мощном серном месторождении, здесь же у нас, в Туркмении, в районе Гаурдака. Его запасы серы также огромны. Теперь сложим Кара-Кумы с Гаурдаком, и в итоге получим полную уверенность, что серная проблема в Советском Союзе решена.
      (Клад Чёрной Пустыни, 1933 г)
     
     
      Д. Тимм
      БОРЬБА ЗА ИСТОЧНИКИ СЕРЫ
     
      Первым сырьём для получения серной кислоты служила сера вулканического происхождения, встречающаяся на острове Сицилия. До 1900 г. вся сера, потреблявшаяся во всём миро, получалась в Сицилии. Она встречается там в пористой породе, содержащей более 40% свободной серы. До самого последнего времени
      для выплавки серы из этой породы применялись крайне примитивные методы. Руда, нагромождалась в кучи, и часть серы сжигалась для того, чтобы расплавить остальную часть. Совершенно ясно, что при таком методе выход серы был очень низким. Жидкой сере давали затвердеть в деревянных формах; в продажу она поступала под названием черенковой, или штыковой серы. Сера высокой оепени чистоты получается перегонкой в глиняных ретортах. Сперва пары серы конденсируются в холодной конденсационной камере в виде мелкого кристаллического порошка. Этот порошок поступает в продажу под названием серного цвета. После того как камера нагреется, пары конденсируются в жидкость, которую отливают в формы.
      Мировая монополия, которой Сицилия пользовалась на серном рынке, имела настолько большое значение в начале XIX столетия, что когда неаполитанский король передал эту монополию
      одной французской фирме в Марселе, нависла угроза войны из-за серы - между Францией и Англией, и эта монополия была отнята у Франции.
      В 1865 г. в Америке, в штате Луизиана, при разведочном бурении на нефть геологи нашли залежи серы примерно на глубине 150 м под слоем плавунов. Экономическое значение этого открытия было тотчас же признано, причём немедленно был сделан ряд попыток добывать эту серу; все они, однако, оказались безуспешными. Была сделана попытка соорудить шахты до залежей серы, чтобы сделать возможной их разработку. Однако когда была достигнута глубина несколько большая 30 м, через пролом в креплении шахты стало поступать такое количество ядовитого сероворода, что проект этот пришлось оставить.
      В 1852 г. в Гайлдорфе (Вюртемберг) родился Герман Фраш, который впоследствии разработал метод поднятия этой серы на поверхность. В возрасте 16 лет он эмигрировал в Америку, где стал работать фармацевтом. Он вскоре заинтересовался проблемой очистки нефти и в этой области сделал ряд изобретений. Около 1800 г. ему пришла мысль пробурить скважину до слоя, содержащего серу, расплавить под землёй серу посредством перегретой воды и выкачать жидкую серу на поверхность. Так как температура плавления серы (115°) лежит выше температуры кипения воды при атмосферном давлении (100°), то воду пришлось нагревать под давлением для того, чтобы достигнуть температуры, достаточной для расплавления серы. Фраш пробурил скважину, опустил в неё трубу диаметром в 10 дюймов (25,4 см) вплоть до залежей серы и затем продолжал бурение через слой серы с буром в 9 дюймов (22,86 см). Внутри этой обсадной трубы было ещё две трубы с диаметрами, равными 6 и 3 дюймам (15,2 и 7,62 см). Перегретая вода при 168° подавалась вниз с помощью насоса по кольцевому пространству между обеими трубами, а расплавленная сера должна была откачиваться через трёхдюймовую трубу (7,62 см).
      Как был произведён первый опыт, лучше всего рассказать словами самого Фраша:
      «Когда всё было готово для производства первого опыта, который мог иметь или крупный успех, или крупную неудачу, мы подняли давление пара в котлах и без всяких приключений погнали перегретую воду в грунт. Если бы хотя на мгновение необходимая высокая температура упала ниже точки плавления серы, это означало бы неудачу, а поэтому всё внимание было устремлено на эту первую попытку.
      После того как перегретая вода поступала в землю в течение уже 24 часов, я решил, что должно было расплавиться достаточное количество мате»
      Рис. 69. Струя расплавленной серы, вытекающей из-под земли при действии установки Фраша.
      Рис. 90. Глыба застывшей серы.
      риала и что можно уже добыть серу. Насос, включённый в линию серы, был пушен в ход. н увеличивающееся напряжение машины показывало, что производится работа. Машина шла всё медленнее и медленнее, пар всё поддавали, и вдруг рабочий у напорной трубы прокричал из всей силы: «Идёт! Идёт!» На полированном стержне появилась жидкость, и когда я его вытер, то увидел. что палец мой покрыт серой. Через 5 минут приёмники, находящиеся под давлением, были открыты, и красивые потоки золотистой жидкости потекли в приготовленные нами бочки. Через 15 минут мы увидели, что приготовленных 40 бочек уже недостаточно. Быстро мы сделали насыпи, обшили их досками и стали в эти резервуары принимать потоки серы; с этого дня мы уже никогда не принимали серу в специальные сосуды или формы.
      Когда солнце зашло, мы остановили насос, чтобы сохранить жидкую серу внизу до тех пор, пока мы не приготовимся принять новые порции её утром. Надо было сперва убрать материал, уже имеющийся на поверхности, и нашлось много охотников, которые очистили нам площадку для завтрашнего дня. Когда всё было закончено, вся сера собрана в одну кучу и рабочие ушли, я, оставшись наедине, наслаждался успехом. Я влез на кучу серы и уселся на самый верх её. Мне было приятно слышать слабый треск, вызываемый сжатием тёплой серы, это походило как бы на приветствие, как бы в доказательство того, что я достиг цели... Мы расплавили минерал под землёй и доставили его на поверхность в жидком виде. Мы показали, что это может быть осуществлено.
      Особенно приятно это было ещё потому, что критика моего предложения со стороны технических журналов и всех тех, кто слышал о моих планах, по отношению ко мне была очень неблагоприятна. Каждый из выражавших своё мнение казался убеждённым в том, что осуществить эти планы невоз-
      можно; одно хорошо известное лицо предлагало даже съесть каждую унцию серы, которую мне удалось бы выкачать.
      Хорошей иллюстрацией к тому общественному мнению, которое существовало по этому вопросу, может служить замечание парнишки, отвозившего меня на станцию на утро после нашего первого опыта. Он сказал: «Действительно, вам удалось выкачать серу, но в это никто не верил, кроме ста-рика-плотннка, да и то про него говорят, что он полоумный».
      Позднее, когда выяснилось, что пары серы слишком быстро разъедают непосредственно действующие насосы, процесс этот был изменён. В жидкую серу вдувается воздух, который вместе с серой образует пену, а пену эту легко поднять на поверхность. По трубам сера поступает в гигантские резервуары, длина которых 75 му ширина 45 м и высота 18 м, в которых она и застывает. Когда такой резервуар наполнится серой, стенки его разбивают и серу с помощью динамита взрывают, причём получаются куски, годные уже к перевозке. Сера получается замечательной чистоты, обычно превышающей 99,5%.
      (Введение в химию, 1935)
     
     
      Дисефри Мартин
      СЕРОВОДОРОД
     
      Сернистый водород, или сероводород H2S, — бесцветный газ, отвратительный запах которого знаком всем по тухлым яйцам, из которых он выделяется. Он очень легко растворяется в воде и горит слабым синим пламенем.
      Так как этот газ является продуктом разложения животных остатков, то он часто скопляется в отхожих местах и сточных трубах. Но это вещество не только имеет отвратительный запах, оно страшно ядовито. За исключением, может быть, паров синильной кислоты, нет другого газа, который убивал бы так быстро. Человек, вошедший в атмосферу почти чистого сернистого водорода, внезапно, без всяких предварительных симптомов, теряет сознание и падает мёртвым. Если вдыхать его даже в небольших количествах, и тогда смерть наступает быстро. Так, например, 0,2 процента этого газа в воздухе убивает животных в одну или две минуты, а 0,07 процента убивают через час или два часа. Были случаи, когда рабочие при очистке выгребных ям, вдохнув этого газа, моментально умирали. Известен случай, когда рабочий, спустившись в яму, пропал. Немного спустя товарищи его, не слыша его работы, спускались друг за другом, чтобы узнать, в чём дело, и все погибли, ибо как только опускались до ядовитого слоя, умирали, не успевая даже предупредить или крикнуть. Газеты то и дело отмечают случаи, когда спасатели погибают вслед за спасаемыми.
      В соляных копях этот газ часто в больших количествах выделяется из земли (вероятно, вследствие действия кислых вол на сернистые соединения), и много несчастных случаев происходит при этом. А в вулканических областях он часто выделяется прямо из-под почвы.
      Внезапное выделение сероводорода из-под почвы случилось в 1896 г. во время постройки Смитовского маяка в Чезапикском заливе. Во время рытья ямы для устройства фундамента под маяк рабочие находились в кессоне приблизительно на 5 м ниже уровня моря. Вдруг этот пагубный газ стал струёй выходить в порожнюю часть кессона из песчаного дна моря.
      В кессоне в этот момент было 35 человек. Они почувствовали страшную вонь, поднимающуюся снизу. Взглянув наверх, они увидели, что ряд свечей, воткнутых вдоль железных стен, горели каким-то необыкновенным зелёным пламенем. Газ начал действовать. Один за другим рабочие стали пошатываться, началось головокружение, в глазах помутилось, в горле чувствовалось страшное жжение. Бросились спасаться, и к счастью все успели выбраться. И всё-таки рабочие страшно мучились после того: они всю ночь не спали, стонали и только к утру некоторые из них могли открыть глаза, так как свет вызывал в них мучительную боль. Положили им на головы пузыри со льдом и за руки водили их на обед. Между тем прибыл доктор, исследовал кессон и показал, что рабочие затронули полость, содержащую сероводородный газ. И действительно, когда воздушная крышка кессона была снята, из кессона распространилась такая вонь, что была невыносимой даже в самых отдалённых углах парохода. На целых три дня все работы были прекращены. Неоднократно пытались выгнать газ из кессона, наполняя его доверху водой, но это не помогало, так что все работы приостановились. На четвёртый день заведующий работами стал -вызывать «охотников», приглашая их спуститься в воздушную шахту и осмотреть основательно работы. Отозвались на вызов 15 решительных молодцов, несмотря на то, что все знали и видели, как мучились их тридцать пять товаришей, лёжа на койках, ослепшие и с мучительным жжением в горле. Спустившись на дно, они нашли, что струя газа стала слабее, и ревностно принялись за работу, ожидая с минуты на минуту, что газ задушит их. Устроили работу сменами, через каждые полчаса, и к вечеру остались сущие пустяки, чтобы дорыть до назначенной глубины. Но с последней сменой как раз и случилась чрезвычайно трагическая история. Во главе этой смены был старый, опытный кессонный рабочий, по фамилии Гриффин, человек необычайной силы и выносливости. И хорошо, что такой человек стоял во главе этой смены, потому что только что они собрались было вылезать из кессона, как вдруг из боковой стены ямы на дне кессона снова вырвалась с шумом струя страшного газа и в один миг наполнила внутренность кессона. Последовала страшная сцена. Побросав свои инструменты, все бросились спасаться. Но воздушная винтовая лестница была очень узка и по ней можно было взбираться только по одному человеку. Началась неописуемая борьба — кто раньше попадёт в дыру. Наконец большинство упало без чувств прямо на пол, только наиболее сильные успели попасть на лестницу и полезли вверх. Гриффин оставался всё время внизу. Он дал знак спустить верёвку. Её немедленно спустили. Он схватил ближайшего рабочего, быстро обвязал его поперёк тела и отправил вверх. С большими усилиями он стащил в одно место находившихся в обмороке товарищей, и когда верёвка вернулась, он отправил остальных друг за другим точно таким же способом. Напоследок попался огромный ирландец, гигант по телосложению. И хотя Гриффин наполовину был ослеплён газом и сам находился в полубессознательном состоянии, он напряг все свои силы и отправил и этого гиганта наверх. Но тут возникло неожиданное затруднение. Огромное тело ирландца не проходило в 46-сантиметровую дверку верхнего отверстия в крыше. Как ни старались люди извне, ничего не могли поделать: повисшее поперёк тело задевало за край прохода, и его никак не могли выправить. Тогда Гриффин медленно, в полузабытьи, вскарабкался по 30-футовой лестнице, отдёрнул безжизненное тело ирландца, выправил и вытолкнул его наружу. Вслед за ним он хотел было вылезти и сам, но его окоченевшие пальцы соскользнули со стальной рамы отверстия, и он полетел назад в смертельную ловушку. Тотчас опустили верёвку, и Гриффин чувствуя это, очнулся и под влиянием последнего умственного напряжения приподнялся, быстро подвязал себя подмышки, и в таком виде его вытащили наружу. Шесть недель он оставался слепым; два человека пролежали несколько месяцев в больнице; один рабочий сошёл с ума, а четверо других кессоншиков стали инвалидами, получив мучительную болезнь, известную под названием «корчи», которая часто приключается с людьми, работающими под большим воздушным давлением без известных предосторожностей.
      («Чудеса и завоевания современной химии», 1913 г.)
     
     
      Плиний Младший
      СЕРНИСТЫЙ ГАЗ ИЗ ВУЛКАНОВ
     
      Сернистый газ в большом количестве выделяется вместе с углекислым газом из вулканов, особенно во время сильных извержений. Благодаря большой плотности эгнх газов они «выливаются» из кратера и растекаются по земле, заполняя все низины и ямы и удушая животных на своём пути. Во время сильных извержений жертвою этих газов становятся и люди.
      В 1783 г. во время большого вулканического извержения на острове Исландия, от сернистого и углекислого газов, выделившихся из кратера, задохнулись насмерть не менее 9000 человек и погибло больше 250 000 скота — лошадей, коров и овец.
      Сохранилось прекрасное описание знаменитого извержения Везувия в 79 г., засыпавшего города Помпею, Гедкуланум и Стабшо. Описание это было
      сделано под свежим впечатлением катастрофы Плинием Младшим в пяеык к римскому историку Ташггу. Жертвою, его сделался один из величайших учёных древнего мира — Плиний Старший, автор первого описания мир».
      Приводим отрывки из этого письма (Состав.)
      «Ты желаешь, чтобы я описал тебе смерть моего дяди, с тем чтобы ты мог вернее передать потомкам его облик. Он был в Ми-эенуме начальником императорского флота. 24-го августа около часа пополудни мать моя заявила ему, что показалось облако необыкновенного вида и величины. Он потребовал обувь и поднялся на холм, откуда лучше всего можно было наблюдать картину. Издали нельзя было распознать, из какой горы исходило облако, и только позднее стало известно, что это был Везувий Облако поднималось подобно дереву, именно пинии: оно имело очень высокий ствол и распростиралось оттуда в виде многочисленных ветвей. — Я полагаю, что оно было поднято вверх сильной струёю воздуха, и когда последняя сделалась слабее и оставила его или когда его тяжесть получила перевес, оно медленно распространилось во все стороны: в некоторых местах оно было белым, в других же грязным и пятнистым, смотря по тому, увлекало ли оно с собой в высоту землю или пепел. Учёный муж имел намерение ближе познакомиться с происшествием Он приказал поэтому приготовить быстроходное судно. Он спешил туда, откуда другие бежали, и прямым курсом направил судяо в самую опасность, столь далёкий от страха, что диктовал для записи все движения, вое формы представшего его взорам страш кого явления и зарисовывал его на бумагу.
      Чем более приближалось судно, тем горячее и плотнее становился падающий пепел; уже стали падать пемза и чёрные камни, обожжённые и треснувшие от огня: вот уже и море сделалось мелким и берега труднодоступными вследствие извергнутой массы Он помедлил немного, как будто намеревался возвратиться, во скоро после этого сказал лоцману, который советовал ему это «Храброго поддерживает счастье. Правь к Помпонианусу» Последний находился в Стабии. отделённый морскою бчхтгй При виде опасности, которая, правда, ешё не была непосредственною. Помгкжнанус сложил всё своё имущество на корабли и ре шился бежать, как только появится благоприятный ветер После того как мой дядя прибыл туда, он обнял напуганного, утешил и уговорил его. Желая смягчить его ужас своей беззаботность®, он принял ванну, сел потом за стол и начал кушать в весёлом настроении духа. или. что одинаково указывает на величие души. старался быть весёлым Между тем во многих местах из Везувия выбрасывались огромные огненные языки, высоко поднималось пламя, н блеск и сияние его ещё резче выдалось во мраке ночи Чтобы ослабить страх окружающих, мой дядя заявил, что это происходит от горящих домов и поместий, которые покинули в страхе жители. После этого он лёг и крепко заснул. Но двор, откуда можно было попасть в комнату, так сильно наполнился пеплом и пемзой, что при дальнейшем пребывании в спальне внхоз из неё был бы совершенно преграждён. Поэтому его разбудили и он отправился к Помпонианусу и прочим, которые бодрствовали. Составлен был общий совет, чтобы решить, остаться ли в доме или выйти под открытое небо, так как дом от частых и страшных толчков колебался и, казалось, разошёлся по всем швам, то наклонялся он в одну, то в другую сторону и затем снова возвращался в своё прежнее положение. Под открытым небом боялись падения кусков пемзы, хотя они были легки и выжжены. После обсуждения опасности выбрали, однако, последнее, так как одних победили разумные доводы моего дяди, других страх. Для защиты от падающих камней положили на головы подушки в привязали их платками. В других местах наступил уже день, здесь же царила ночь, ещё более мрачная и тяжёлая, чем прежние мочи. Множество факелов и различных светильников едва смягчали этот мрак. Решено было идти к берегу и удостовериться, всё ли ещё опасно море; оно было ужасно и угрожало опасностью. Здесь мой дядя лёг на разостланный для него плат, потребовал ещё холодной воды и выпил. Но пламя и запах серы, юторые им угрожали, обратили некоторых в бегство и заставили его подняться. Он встал, опираясь на двух слуг, но тотчас же «яятъ опустился на землю. Я подозреваю, что густые испарения захватили ему дыхание и закрыли дыхательное горло, которое было у него от природы слабо, узко и часто подвергалось воспалениям. Когда, наконец, на третий день сделалось снова светло, его труп был найден совершенно нетронутым, также и его одежда; аа походил скорее на спящего, чем на мёртвого».
     
     
      В. С. Горшешникоп
      КАРА-БОГАЗ-ГОЛ
     
      К востоку от голубых вод Каспийского моря глубоко в материк вдаётся огромная гвинцпво-ссряя водная поверхность, занимающая около 25 000 м1. С запада она отделяется от Каспийского моря узкой косой, которая только в одном месте прорезана неглубоким проливом. Ширина этого пролива у входа 185 а длина его — около 2 км. Этот пролив, собственно, и носит название Кара-Богаз-Гола — Чёрной пасти, так как через него воды Каспийского моря в тёплое время года непрерывным и быстрым потоком вливаются в залив, который туркмены называют Алжи-ларья - «горькое море», или Кули-дарья — «слуга моря». Пришельцы из других -траш перенесли название пролива на весь залив, и уже десятки зет этот залив известен европейцам под названием Карабугаэа или Кара-Богаэ Гола.
      Рис. 91. Карта залива Кара-Богаз-Гол (заштрихованы места отложений мирабилита).
      Одним из первых путешественников, проникших в Кара-Богаз-Гол (1836 г.), был Карелин. «В Каспийском море нет прибрежий, столь решительно и во всех отношениях негодных», — написал этот исследователь в своём отчёте.
      В 1847 г. лейтенант Жеребцов обошёл кругом берега всего залива на пароходе «Волга». В своём донесении Гидрографическому управлению Жеребцов сообщал:
      ...«Залив Кара-Вугазский... являет собой обширную водную площадь, превышающую Ладогу и почти отрезанную от моря двумя бесплодными косами. Хотя залив и лежит на широте Неаполя, но климатом обладает жарким и пустынным.
      Все берега пустынны и не имеют пресной воды. Мною не было обнаружено ни единого ручья, какой впадал бы в это поистине мёртвое море.
      Вода в заливе имеет чрезвычайную солёность и плотность.
      Дождей, по рассказам туркмен, в заливе не бывает.
      Рис. 92. Отложения мирабилита на берегах залива Кара-Богаз-Гол.
      Надлежит помнить, что залив окружён раскалённой пустыней и является, если будет уместно сие сравнение, большим котлом, где выкипает каспийская вода.
      Грунт залива весьма замечателен: соль, а под ней известковая глина. Соль, полагаю, особенная, не того состава, что обыкновенная, употребляемая в пищу и для засола.
      Непонятным для меня представляется быстрейшее течение из моря в залив, что с несомненностью указывает на различие уровнен воды в заливе и в море.
      На основании всего сказанного я позволяю себе заключить, что побережья залива Кара-Бугазского, как и самый залив, лишены какого бы то ни было интереса государственного».
      «Особенная» соль, составляющая, по свидетельству Жеребцова, верхний слон грунта в Кара-Богаз-Голе, оказалась, после того как залив был исследован более подробно, действительно иной по составу, чем обыкновенная поваренная соль. Она представляет собой водный сернокислый натрий Na2S04 101120, открытый в 1640 г. немецким иатрохимиком Иоганном Рудольфом Глаубером (1604—1668). Глаубер назвал эту соль удивительной, или чудесной солью (Sal mirabile), потому что, с одной стороны, она обладает сильным слабительным и мочегонным действием и, с другой стороны, как считал Глаубер, — при сплавлении с углем она его растворяет. на самом деле в последнем случае происходит не растворение угля, а его превращение или в угарный, или в углекислый газ наряду с одновременным переходом сульфата натрия в сульфит или, при других условиях рсак» ции, — в сульфид:
      Водный сернокислый натрий, т. е. кристаллогидрат сернокислого натрия, в память об открывшем его Глаубере, часто называют глауберовой солью, а минерал, представляющий собой природный десятиводный сульфат натрия, носит название мирабилита. «Удивительная соль» Глаубера действительно представляет собой вещество, замечательное как по своим свойствам, так и по значению в производственной деятельности человека. Она образует крупные бесцветные кристаллы, которые на воздухе, не насыщаясь влагой, быстро теряют кристаллизационную воду, «выветриваются» и превращаются в порошок безводного сульфата натрия. Безводный Na2S04 в промышленности часто называют просто сульфатом. Хорошо образованные кристаллы Na2S04-10H20, обладающие гладкими, неповреждёнными гранями, однако, очень долго могут противостоять выветриванию и оставаться неизменными по форме и по составу.
      Глауберова соль растворяется в воде, причём происходит очень сильное поглощение тепла.
      Как уже было упомянуто, глауберова соль легко может быть превращена в безводный сульфат натрия. А сульфат является одним из важнейших видов промышленного сырья. Он идёт на изготовление стекла, употребляется в бумажной и многих других видах промышленности. Он служит источником для получения соды, серы, сульфата аммония, сернистого натрия, сернокислого калия и других важных в народном хозяйстве веществ.
      Глауберова соль очень распространена в природе. Она входит в состав многих минеральных вод. Многие соляные озёра также содержат эту соль в значительных количествах. В СССР такими озёрами являются соляные озёра заволжских степей и Кавказа. На дне нескольких озёр на Кубани около Баталпашинска она лежит слоем в 2 -и. В некоторых случаях она встречается в виде пластов среди других горных пород. Например, в 40 км к востоку от Тбилиси, у подошвы хребта «Волчья грива», на глубине всего 1,5 м лежит мощный слой очень чистой глауберовой соли. В зарубежных странах имеются крупные месторождения сернокислого натрия в Испании, в Канаде и во многих местах западных частей США. Однако исключительными по богатству глауберовой солью являются восточное побережье Каспийского моря и особенно его залив Кара-Богаз-Гол.
      Мы видели, что уже Жеребцов заметил, что в Кара-Богаз-Голе оседает какая-то особенная соль. Однако его отзывы о значении Кара-Богаз-Гола и возможностях промышленного использования этого залива, конечно, не могли способствовать воэбужденню интереса к Кара-Богаз-Голу и стремлений к его исследованию и использованию.
      Немудрено, что царское правительство и промышленные круги старой России, и в более благоприятной обстановке не блиставшие поворотливостью и предприимчивостью, не сумели быстро оценить богатых возможностей, таившихся в исполинской Золушке — Кара-Богаз-Голе. Только в 1897 г. под влиянием всё более накоплявшихся данных о неисчислимых богатствах этого залива догадались отправить для его исследования экспедицию под руководством академика Лндрусова и Лебедин-цева. Во время этой экспедиции акад. Андрусов, исследуя восточные берега залива, едва спасся от смерти, грозившей ему из-за отсутствия воды в степях, в которые он углубился.
      В результате работ экспедиции было неоспоримо установлено, что Кара-Богаз-Гол представляет собой величайшее в мире месторождение глауберовой соли, которая может быть использована для разнообразнейших целей в промышленности.
      Сейчас же потянулись туда жадные руки предпринимателей. Иностранные — французские, английские и бельгийские — капиталисты задумали организовать на острове Челекене комби нат по добыче и химической переработке глауберовой соли... Однако царское правительство не согласилось сдать Кара-Богаз-Гол и Челекен на концессию.
      Весьма вероятно, что на отказ правительства повлияли различные «свои люди», аппетиты которых тоже разгорелись при слухах о сказочных богатствах Кара-Богаз-Гола.
      Тогдашнее министерство земледелия и государственных имушеств разделило Кара-Богаз-Гол на участки и стало за плату сдавать их для добычи богатств, открытых экспедицией. Добычей мирабилита стали заниматься разнообразные люди. Казанский купец Шарофей Губаев, гильзовый фабрикант Катык, акционерное общество Айваз и другие «приложили к этому руки» нанятых ими рабочих.
      Добыча сульфата производилась в те времена кустарными способами, однако в некоторых случаях в довольно широких размерах. Например, от общества Айваз после революции остались невывезенными около 25 000 т мирабилита... Началась война, и Кара-Богаз-Гол был забыт. Только редкие кочевники появлялись у него зимой. Но и они не задерживались на угрюмых берегах и уходили дальше, к Красноводску.
      Залив бушевал в одиночестве. Но вот встал на ноги подлинный хозяин земли. Весь в поту и грязи, покрытый ранами, обливаясь кровью, он ешё ожесточённо боролся с наседавшими со всех сторон остервенелыми беспощадными врагами. Но уже хозяйским глазом он окидывал завоёвываемую им шестую часть мира, уже прикидывал, как он будет владеть своим достоянием, когда злобные, ещё сильные, но обречённые историей на гибель враги испустят под его несокрушимыми ударами своё смрадное дыхание или отступят для того, чтобы зализывать свои раны и втихомолку готовить новое, может быть, ешё более ожесточённое, но также безнадёжное нападение. Глазом пролетариата был глаз Ленина. Гениальный вождь концентрировал в себе оценки, думы и чаяния трудового народа. Уже в 1918 г. В. И. Ленин писал: «Российская Советская Республика находится постольку в выгодных условиях, что она располагает — даже после Брестского мира — гигантскими запасами руды (на Урале), топлива в Западной Сибири (каменный уголь), на Кавказе и на юго-востоке (нефти), в центре (торф), гигантскими богатствами леса, водных сил, сырья для химической промышленности (Карабугаз) и т. д. Разработка этих естественных богатств приёмами новейшей техники даст основу невиданного прогресса производительных сил» (В. И. Ленин, Соч., т. XXII, стр. 453).
      В 1921 г. для изучения Кара-Богаз-Гола была отправлена экспедиция, ро главе которой стал Н. И. Подкопав в, изучавший залив ешё в 1909 г.
      Экспедиции Андрусова — Лебединцева и Подкопаева, а также дальнейшие исследования показали, что благодаря сильному испарению, которое в жаркое время года испытывают в Кара-богазском заливе непрерывно вливающиеся в него воды Каспийского моря, концентрация солей, растворённых в морской воде, возрастает во много раз1. Например, концентрация сернокислого магния в Каспийском море составляет около 0.3%, а в Кара-богазском заливе она достигает 3%, т. е. увеличивается в 10 раз. Содержание важнейших солей в верхних слоях вод Кара-Богаз-Гола на 100 частей воды выражается следующими цифрами:
      Кроме названных солей, в водах Кара-Богаз-Гола накапливаются соединения брома, редких элементов, благородных металлов. Концентрация брома составляет 155 г на 1 м3 воды, между тем в Америке считается выгодным добывать бром из водных растворов, содержащих его соли, если концентрация этого элемента достигает только 70 г на 1 -ч3. Хлористого магния в виде кристаллогидрата MgCI2 6Н20, который является единственным сырьём для производства металлического магния, из Кара-Богаз-Гола можно получить громадное количество.
      1 Удельный вес волы Кара-Гогаза, благодаря большой концентрации солей, равен 1.185. В такой воде (или, как её принято, называть, «рапе») человек утонуть не может Купаться в залнве можно лишь тогда, когда нет ранок или ссадин на теле, так как соль разъедает эти места. После купанья следует облить тело пресной водой, иначе на коже будет налёт соли. (Состав.)
      Таким образом, в Кара-Богаз-Голе непрерывно совершается накопление минеральных богатств. Если тратить эти богатства, они будут нарастать всё вновь и вновь. Этот суровый свинцовосерый залив сравнивают с золотым дном, называют его морем белого золота, драгоценной жемчужиной в сокровищнице Советского Союза. Кто-то удачно сказал, что Кара-Богаз-Гол представляет собой для СССР сказочный неразменный рубль, всегда возвращающийся после каждой его затраты.
      Интересно ведёт себя в Кара-Богаз-Голе «удивительная» глауберова соль. Летом она, вместе с большинством других содержащихся в его водах солей, находится в растворе. Но вот около 20 ноября температура воды падает до 6—5°,5. Раствор глауберовой соли оказывается насыщенным, и она начинает выделяться в виде кристаллов. Большая часть твёрдой соли оседает на дно залива. Чем холоднее становится вода, тем больше выделяется соли. Тяжёлые воды Кара-Богаз-Гола, набегая на его берега, также оставляют на них соль. Она скопляется там в виде громадных валов и постепенно подвергается выветриванию и обезвоживанию. Так продолжается до весны: К 10—15 марта температура воды в заливе снова поднимается до 5,5—6°, и, если никто не позаботился во-время подальше убрать дары моря с его берегов, оно снова начинает забирать свои богатства, и к июлю—августу берега оказываются начисто облизанными. Целиком исчезает и мощный слой соли, отложившийся во время холодов на дне залива. Таким образом, было очевидно, что Кара-Богаз-Гол представляет собой замечательный дар природы и может при его умелом использовании стать мощной и неисчерпаемой базой советской химической промышленности, что уже и до подробных исследований гениально предсказал В. И. Ленин.
      И вот началась эксплуатация богатств Кара-Богаз-Гола при советской власти. Вначале она ещё велась кустарными способами. Не сразу были найдены и правильные организационные пути.
      Сильное увеличение продуктивности в 1934 г. было вызвано применением новых способов, основанных на механизации. Раньше выброшенная морем глауберова соль собиралась ручным способом, а затем, после освобождения от воды, её складывали в мешки и отправляли в порт. Производство в сильной степени зависело от условий погоды.
      Наиболее важными механизированными способами добычи глауберовой соли являются: экскавация, т. е. выборка осаждённой соли с морского дна солечерпательными машинами, построенными по типу землесосов, и бассейнизацня, состоящая в накачивании в тёплое время года воды из залива в специально устроенные бассейны с непроницаемым грунтом и в последующем спуске остающейся после осаждения глауберовой соли, «рапы».
      Опыт бассейнизации, произведённый в 1933 г. путём использования существующей на северном берегу Кара-Богаз-Гола системы природных озёр, оказался очень удачным.
      28 августа 1936 г. в «Правде» была напечатана статья, кратко обрисовывающая состояние вопроса об эксплуатации Кара-Богаз-Гола и перспективы на будущее. Вот что говорится в этой статье о том, что представлял собой Кара-Богаз-Гол уже в то время.
      «В пустыне, где на десятки и сотни километров к югу и востоку ещё совсем недавно не было ни одного жилья, в песках, считавшихся непригодными для жизни, возникли заводские трубы, засверкали электрические огни, зазвучала песня рабочих, зазвенел детский смех.
      Пустыня ожила.
      На берегах залива выросли промыслы с рабочими посёлками. Создан целый промышленный центр — Кара-Богаз-Порт. Это — настоящий город с населением около 5000 человек, с радиостанцией, телефоном, пристанями, больницей, школами, типографией, продуктовыми и универсальными магазинами, детскими яслями, звуковым кино и т. д.
      В безводной пустыне зазеленели бахчи и первые участки виноградников, заложен питомник древонасаждений для будущего озеленения Кара-Богаз-Гола.
      Карз-Богаз-Голский химический комбинат будет первенцем промышленности восточного побережья Каспия. За ним должна последовать постройка азотно-туковых комбинатов, постройка заводов по переработке сернокислого калия, постройка заводов термофосфата и, наконец, постройка суперфосфатных заводов.
      Развитие гидроэлектроэнергии в Кара-Богаз-Голском районе поставит в повестку дня вопрос о создании крупнейшей промышленности по выработке металлического магния.
      Таким образом, уже сейчас можно предвидеть, как в недалёком будущем Кара-Богаз-Гол из унылой пустыни превратится в ведущий промышленный центр Средней Азии».
     
     
      Д. Ж. Либов
      СЕРНАЯ КИСЛОТА
     
      I. Для чего нужна серная кислота? Не очень часто приходится нам иметь дело непосредственно с серной кислотой. Может казаться, что не так уже она нам и нужна. А между тем трудно найти другой продукт, который был бы так пажен, как серная кислота.
      В самом деле, присмотримся повнимательнее кругом. Предметом первой необходимости является для нас растительная пища: хлеб, овощи, крупа и т. п. Удовлетворить эту насущную потребность можно при хорошем урожае. Получить такой урожай возможно при помощи искусственных удобрений. На изготовление искусственных удобрений — суперфосфата и др. — тратится около половины всей серной кислоты, получаемой на химических заводах. Без серной кислоты мы не могли бы получать питательные вещества в достаточной мере.
      А одежду? Паше платье, бельё сделаны из хлопчатобумажной, шерстяной или льняной ткани. Хлопок, лён, идущие на изготовление соответствующей ткани, тоже нуждаются в удобрениях, получаемых при помощи серной кислоты.
      Кроме того, т.кань требует после выхода с ткацкой машины последующей обработки — аппретуры; только тогда она получает свой настоящий вид. Аппретурная обработка производится особой массой, состоящей из сернокислого алюминия и сернокислого бария, получаемых при помощи серной кислоты.
      Чтобы окрасить шерстяную или хлопчатобумажную ткань, требуется протравливание, т. е. требуется пропитать ткань такими солями, главным образом сернокислыми, которые- прочно соединяются как с самой тканыо, так и с красками, благодаря чему окрашенная ткань не линяет при стирке. Эти сернокислые соли без серной кислоты готовить, конечно, нельзя.
      Сами краски тоже не могут быть изготовлены без серной кислоты.
      Мы носим кожаную обувь. Для получения кожи из сырых шкур требуется специальная обработка: освобождение от волоса, смягчение, дубление1, окраска, Все эти операции не могут обойтись без серной кислоты и ряда её солей, как, например, квасцов, изготовляемых при помощи серной кислоты.
      1 Дубление — химическая обработка кожи дубильными веществами. Дублёная кожа становится мягкой, не загнивает и водостойка.
      Итак, в современном человеческом обществе с его громадным потреблением ни обуться, ни одеться, равно как и быть сытым, нельзя без серной кислоты.
      Но, оказывается, и помыться, быть чистым тоже нельзя без косвенного участия серной кислоты.
      Мы моемся каждый день мылом. Стирка белья без мыла невозможна. Мыло готовят из соды и жирных кислот. Чтобы получить жирные кислоты из жиров и очистить их, нужна серная кислота.
      Вы читаете книгу, напечатанную на проклеенной бумаге, или пишете на такой бумаге и не подозреваете, что проклейка бумаги производится при помощи сернокислого алюминия, т. е. опять при участии серной кислоты.
      Чернила ваши изготовлены при помощи сернокислой соли железа (железного купороса), искусственно получаемого обработкой железа (железных отбросов) серной кислотой. Значит, распространение культуры немыслимо без применения в целом ряде производств серной кислоты.
      Ни один мотор, ни одна машина, пи один станок не может работать без смазочных масел. Очистка смазочных масел, керосина и других продуктов, получаемых из нефти, производится при помощи серной кислоты. Выходит, что работа наших фабрик, заводов, движение поездов, пароходов, полёт самолётов находятся в зависимости от серной кислоты.
      Лужение, никелирование, серебрение, меднение производятся при помощи сернокислых солен металлов. Очистка некоторых металлов (серебра, меди и др.) производится также при помощи серной кислоты.
      Для производства кислот, например уксусной и соляной, солей, неорганических и органических красок требуется серная кислота.
      Фармацевтическая промышленность не может обойтись без серной кислоты.
      Для производства искусственного волокна требуется всё та же серная кислота.
      Исключительно велико оборонное значение серной кислоты. Взрывчатые вещества готовятся при помощи крепкой серной и азотной кислот.
      Вообще область применения серной кислоты настолько обширна, что, пожалуй, легче перечислять отрасли, где серная кислота не имеет применения.
      Серная кислота по своему значению является единственной в химической промышленности.
      Однако за последнее время мы имеем некоторые позиции, отвоёванные у безраздельно властвовавшей над всей химической промышленностью серной кислоты. Это, во-первых, производство соды. Долгое время получали соду из сульфата натрия Na2S04 — продукта, получаемого одновременно с соляной кислотой при действии серной кислоты на поваренную соль. К концу XIX в. осуществлён другой метод, более выгодный, так называемый аммиачный метод получения соды:
      Таким образом, содовое производство перестало зависеть от производства серной кислоты.
      Другое важнейшее крупное производство, независимое от серной кислоты, это возникшее в начало XX в. и колоссально разросшееся в настоящее время производство аммиака и азотной кислоты из воздуха. До того времени азотную кислоту получали из чилийской селитры с помощью серной кислоты:
      Таким образом, две крупные отрасли химической промышленности — содовая и азотная — вышли из-под власти серной кислоты. Во всех других областях серная кислота продолжает и в настоящее время господствовать, потому огромное значение её для всей нашей промышленности является несомненным.
     
      II. История производства серной кислоты. Серную кислоту получают уже более 1000 лет. Вначале её получали из «зелёного камня» (железный купорос) или квасцов путём сильного нагрева (прокаливания). Так, например, из железного купороса получали тяжёлую маслянистую жидкость — купоросное масло:
      Первое упоминание о кислых газах, получаемых при прокаливании квасцов или купороса, встречается в сочинениях, приписываемых арабскому химику Джафар-аль-Суфи (Гебер), жившему в VIII в.
      Некоторые учёные приписывают честь открытия серной кислоты персидскому химику Абубекеру-аль-Разу, жившему в X в. Более определённо говорит о серной кислоте алхимик Альберт Великий (Альберт Магнус), живший в XIII столетии.
      В XV в. алхимики открыли, что серную кислоту можно получить, сжигая смесь серы и селитры. Этим способом получали серную кислоту свыше 300 лет, но небольшими количествами в ретортах и стеклянных колбах. И только в середине XVIII в., когда нашли, что свинец является материалом, весьма стойким против серной кислоты, начинают постепенно переходить от стеклянной лабораторной аппаратуры к заводскому оформлению в виде больших свинцовых коробок, или камер. В этих камерах сжигалась смесь серы и селитры. Образовавшийся серный ангидрид здесь же поглощался водой или слабым раствором кислоты, налитой в камеры.
      Процесс приходилось прерывать для загрузки камер.
      Быстрое развитие производство серной кислоты получило с начала XIX в., когда химики Клеман и Дезорм выяснили сущность процесса. Они показали, что окислы азота играют роль передатчиков кислорода воздуха от двуокиси серы к трёхокиси серы. Они предложили питать камеры непрерывным током сернистого газа, для чего стали сжигать серу в отдельных печах. Вместо селитры стали употреблять азотную кислоту. Кроме того, в камеры стали вводить водяной пар. Производство становится непрерывным.
      Рост производства серной кислоты был вызван быстрым развитием промышленности в XIX в. и увеличившимся спросом на серную кислоту. Однако, несмотря на ряд весьма важных усовершенствований, производство серной кислоты не могло удовлетворить этот спрос количественно, кислота обходилась очень дорого до тех пор, пока единственньГм сырьём для него была сера. Расход дорогостоящей азотной кислоты был также очень велик, так как большинство окислов азота безвозвратно терялось с отходящими газами. Наличие большого избытка окислов азота портило аппаратуру.
      Дальнейшими работами химиков недостатки эти были устранены. Наиболее замечательными усовершенствованиями были:
      1) Предложенное Г ей-Люссаком устройство башни для улавливания окислов азота при помощи серной кислоты, стекающей навстречу отходящим газам. Эту башню стали ставить в конце системы после камер.
      Получающуюся в башнях кислоту с растворёнными окислами азота называют нитрозой.
      2) Предложенное Г ловером наиболее рациональное регенерирование окислов азота из нитрозы в особой башне — «башне Гловера». Эту башню ставили в начале системы перед камерами. Выделенные окислы азота пускались в камеры, и таким образом совершался круговорот окислов азота в камерной системе.
      3) Предложенное Перре и Малетром сжигание колчедана в специальных печах взамен серы. Колчедан более распространённое и более дешёвое сырьё, чем сера.
      Благодаря этим усовершенствованиям производство серной кислоты стало массовым и дешёвым производством, уже похожим на производство в современных заводах.
     
      III. Башенный способ производства серной кислоты. Конец XIX и начало XX в. ознаменовались рядом дальнейших улучшений в производстве серной кислоты. Вводятся механические вращающиеся печи взамен ручных. Большое внимание обра шается на увеличение производительности, на интенсификацию При изучении реакций, происходящих в камере, было выяснено, что ускорению процесса образования серной кислоты способствует более тесное соприкосновение и перемешивание газов. Последнее можно осуществить гораздо лучше, чем в камерах, в башнях с насадкой. Поэтому интенсификацию и стали вести в направлении увеличения числа башен.
      Большие успехи, достигнутые благодаря увеличению числа башен, естественно возбудили мысль о переходе на работу с такой системой, которая состояла бы из одних башен. Возникли башенные системы, получившие широкое распространение.
      Уже в начале своего возникновения башни этих заводов давали высокую производительность. В последнее время благодаря исследовательским работам советских учёных и работе передовиков производства интенсификация башенных систем стала значительно выше. Высокая интенсификация в башенных системах достигается благодаря усиленной циркуляции кислоты и окислов азота. Это требует значительного расхода энергии на работу насосов и разбрызгивателей.
      Камерная кислота имеет небольшую крепость - 65—68%, башенная кислота — 75—78%. Эта кислота идёт главным образом на производство искусственных удобрений.
      Однако в нефтяной и оборонной промышленности (производство взрывчатых веществ) и особенно в производстве органических красок требуется крепкая кислота — купоросное масло (92—94%), и особенно дымящая серная кислота, так называемый олеум, представляющий собой 100-процентную кислоту, в которой растворён избыток серного ангидрида S03. Название олеум она получила по своему маслянистому виду: олеум по-латыни означает «масло».
      Для получения купоросного масла из камерной и башенной кислот устраивались специальные концентрационные установки. Сначала это были простые открытые аппараты — кислотоупорные чаши (чугунные, фарфоровые, платиновые), вмурованные в печь и обогреваемые снизу. Потом получили распространение аппараты, устроенные по принципу прохождения горячих топочных газов через упариваемую кислоту. На этих аппаратах получают кислоту не крепче купоросного масла (92%). Для получения олеума почти до конца XIX в. пользовались ещё старинным методом прокаливания сернокислых солей. В частности долгое время такой метод получения олеума практиковался в Германии, в Нордгаузене, где из имеющихся там залежей Fe2(S04)3 получали серый ангидрид:
      который растворяли в серной кислоте, получая олеум.
      Способ этот держался до XX в.
     
     
      И. А. Эпштейн
      КАТАЛИЗ В ПРОИЗВОДСТВЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
     
      Известно, что сера, сгорая, образует сернистый газ — ангидрид сернистой кислоты. Он же образуется при обжиге серного колчедана и других сернистых металлов.
      Возникает вопрос: почему при этих реакциях не получается трёхокись серы — ангидрид серной кислоты?
      Задолго до того, как был найден ответ на этот вопрос, алхимики обнаружили, что можно получить серную кислоту, сжигая серу в смеси с селитрой. Позднее на основе этих наблюдений был создан «нитрозный» способ производства серной кислоты (камерный и башенный способы). Серный ангидрид и серная кислота образуются в камерах и башнях не путём окисления двуокиси серы кислородом, а «окольным» путём: окислителями служат соединения азота, кислородом же окисляется выделяющаяся окись азота. Поэтому несмотря на большие успехи в усовершенствовании башенных установок, они громоздки да и кислоту выпускают преимущественно разбавленную — 75-процентную. Между тем современная химическая промышленность нуждается в громадных количествах концентрированной серной кислоты и олеума (раствора серного ангидрида в серной кислоте). Решить эту задачу удалось только после того, как был найден ответ на поставленный вопрос.
      Наука — физическая химия, даёт благоприятный ответ на вопрос о возможности окисления двуокиси серы кислородом: двуокись серы может окислиться непосредственно кислородом в трёхокись серы. Если температура не превышает 400°, окисление может произойти полностью (при атмосферном давлении). При более высоких температурах серный ангидрид становится неустойчивым и при температуре выше 1200° практически не существует под атмосферным давлением (рис. 95).
      Однако окисление двуокиси серы кислородом происходит только при некоторых дополнительных условиях. Если смешать двуокись серы и кислород, то ни при комнатной, ни при повышенной температуре мы не обнаружим и следов серного ангидрида: скорость реакции равна практически нулю. Но реакция идёт, и со значительной скоростью, при нагревании смеси газов в присутствии платины, которая при этом остаётся химически неизменной. Это явление было открыто ешё в 1831 г. Практическое же значение в области производства серной кислоты катализ получил только в конце XIX в., когда возникла потребность в концентрированной серной кислоте. К тому времени было обнаружено много катализаторов реакции окисления двуокиси серы кислородом и среди них такое широко распространённое вещество, как окись железа.
      Первоначальные объяснения каталитического действия твёрдых веществ на реакции между газообразными веществами сводились к представлениям о сгущении веществ на поверхности катализаторов и взаимодействии между адсорбированными веществами. Но таким чисто физическим представлениям противоречит ряд фактов.
      Если бы каталитическое действие твёрдого вещества было чисто физическим, то наилучшими катализаторами были бы всевозможные пористые материалы, безотносительно к их химическому составу. Они примерно одинаково ускоряли бы реакции между веществами, одинаково «сгущающимися» на поверхности. Опыт же показывает, что для каждой реакции характерны определённые катализаторы, а если одно и то же вещество катализирует ряд реакций, то влияние его на скорость каждой из реакций различно. Таким образом, катализатор действует специфично на скорость каждой реакции. Влияние катализатора стоит в связи с химическим составом реагирующих веществ и катализатора. Эти факты подсказывают вывод, что каталитическая активность того или иного вещества если не полностью, то в значительной степени определяется химическим взаимодействием катализатора с реагирующими веществами.
      На особенности этого взаимодействия проливает свет чрезвычайно интересное явление «отравления» катализатора «ядами». Вернёмся к нашей реакции. Достаточно наличия в смеси реагентов ничтожного количества трёхокиси мышьяка, чтобы скорость каталитической реакции значительно уменьшилась. Расчёт показывает, что катализатор отравляется таким количеством яда, которое может занять ничтожную долю его поверхности Отсюда делается вывод, что не вся поверхность катализатора обладает одинаковой «активностью». Поверхность ката) лизатора неоднородна — на ней имеются
      участки различной активности. Отравляют катализатор те вещества, которые взаймодействуют с наиболее активными участками поверхности.
      Рассмотрим в свете этих представлений сущность каталитического окисления двуокиси серы. Активные участки поверхности катализатора адсорбируют молекулы кислорода с образованием нестойких поверхностных соединений. Эти соединения обладают свойством разлагаться с чрезвычайно большой скоростью, отдавая атомы кислорода молекулам окисляемого вещества— двуокиси серы. Образуюшиеся молекулы трёхокиси серы удаляются с поверхности катализатора, освобождая место для новых актов окисления. Таким образом, чрезвычайно медленная реакция между молекулами двуокиси серы и кислорода заменяется цепью очень быстрых реакций, п которых участвует катализатор.
      Первые заводы для производства серной кислоты контактным способом с использованием платины были построены в конце XIX в. В их числе был и построенный русскими инженерами завод в Петербурге, один из наиболее совершенных в техническом отношении. Теперь это ленинградский завод «Красный химик».
      Платина — отличный катализатор для окисления двуокиси серы: она проявляет свою активность уже при довольно низкой температуре — 400° (вспомним, что при этой температуре трёх-окнсь серы вполне устойчива и, следовательно, двуокись серы может полностью окислиться); она длительно сохраняет свою активность — до 15 лет при условии хорошей предварительной очистки газа и точного соблюдения установленного режима.
      Но ведь платина — очень дорогой и редкий металл, а серная кислота производится в громадных количествах. Значит, платины для её производства требуется очень много, и себестоимость продукта повышается. Вот почему учёные не прекращали поисков новых катализаторов. Мы уже знаем, что такое доступное и дешёвое вещество, как окись железа, является катализатором нашей реакции. Одно время она применялась на некоторых иностранных заводах в связи с недостатком платины, но была оставлена, так как активность её недостаточна: реакция идёт при высокой температуре и остаётся много неокисленной двуокиси серы. Нужно было найти катализатор, по активности близкий к платине и в то же время дешёвый. Эти работы, в которых принимали большое участие наши сопетскне учёные, увенчались успехом. В СССР с 30-х годоп успешно применяются вместо платиновых ванадиевые катализаторы — пятиокись ванадия с некоторыми добавками. Громадный промышленный опыт показал, что на этом катализаторе можно получить высокий выход серного ангидрида. F-сли газ тщательно очищен от вредных примесей и поддерживается оптимальный технологический режим, то катализатор сохраняет свою активность в течение нескольких лет.
      Процесс контактного окисления дпуокиси серы прост. Газовая смесь, содержащая исходные вещества, после подогрева проходит через несколько слоён катализатора. Подогрев газовой смеси осуществляется путём теплообмена с горячими продуктами реакции. На рис. 96 изображён контактный аппарат с внутренним теплообменом. В аппарате размещён на нескольких дырчатых полках катализатор, а между слоями катализатора -теплообменники. Интересно проследить, как изменяется температура реагирующих веществ по мере их перемещения в таком аппарате. Ход температуры показан на графике (рис. 97). Читая этот график, мы замечаем, что к концу реакции температуру понижают, она приближается к 450°. Это необходимо для того, чтобы полнее окислить двуокись серы.
      Контактный способ производства серной кислоты связан с необходимостью очистки громадных масс газов от пыли, ядов и других примесей. Понятно поэтому, что распространение способа повлекло за собой значительные усовершенствования процессов очистки газов. В сернокислотной промышленности впервые получил широкое применение метод очистки газов в электрофильтрах, принцип действия которых и устройство показаны на рис. 98. Посредством электрофильтров газы очишают полностью от примесей при очень малом расходе энергии. Электрофильтры применяются теперь во многих отраслях промышленности. В сернокислотной промышленности они находят применение также для улавливания сернокислотного тумана, образующегося при упарке серной кислоты и при других процессах.
      Вследствие больших достоинств, которые присуши контактному способу производства серной кислоты, доля сернокислотной продукции контактных заводов в общей её массе непрерывно возрастает.
      Вслед за сернокислотным производством катализ открыл дорогу в промышленность новым очень важным процессам. Среди них назовём синтез аммиака. производство азотной кислоты, производство метилового и других спиртов, синтетического каучука, синтетического жидкого топлива. Девять десятых новых, возникших в последние 10—15 лет, химических производств используют каталитические методы. Таково значение катализаторов в современной химической промышленности.
      Всё более углубляются представления и о сущности каталитических процессов. В теорию катализа очень большой вклад вносят советские учёные.
     
     
      ГЛАВА VII
      АЗОТ, ФОСФОР, МЫШЬЯК
     
      «Азот в сложении с капитализмом — это война, разрушение, смерть. Азот в сложении с социализмом — это высокий урожай, высокая производительность труда, высокий материальный и культурный уровень трудящихся».
      («Правда», 25 апреля 1932 г.)
     
      К. Я. Парменов
      «МЕРТВЫЙ» ГАЗ И ЖИЗНЬ
     
      Азот входит в состав тела живых организмов как растительных, так и животных: он имеется в каждой живой клетке, в белковых веществах её. Жизнь без азота невозможна! Несмотря на неисчерпаемые запасы азота в атмосфере ни животные, ни большинство растений непосредственно из воздуха усваивать свободный азот не могут. Что азот имеет громадное значение в жизни растения, это было установлено учёными ещё в период между 1822—
      1837 гг. Но откуда берут растения азот — из почвы или атмосферы — этот вопрос долгое время оставался неясным. За разрешение этого вопроса и взялся французский учёный Буссен-го. Его способ исследования получил название метода песчаных культур и с тех пор имеет широкое распространение среди ботаников и агрономов всего мира.
      Рис. 99 даёт нам представление о том, как ставил свои опыты Буссенго.
      Он брал сосуды с прокалённым песком, прибавлял туда золы семян того вида растений, над которыми производился ОПЫТ, И в эту почву сеял семена. Сосуд помещался в плоскую стеклянную чашку с серной кислотой и прикрывался большим стеклянным колпаком. Серная кислота наливалась с целью поглощения могущего проникнуть из воздуха под колпак аммиака. Под колпак вводились две стеклянные трубки: через одну растение поливалось дистиллированной водой, а через другую вводился необходимый для растения углекислый газ. После этого прибор выставлялся на свет. Под колпаком, кроме атмосферного азота, других каких-либо источников азота для растений не было. Количество азота в семенах определялось путём точного анализа таких же семян. После 2—3 месяцев от начала постановки опыта производился анализ зрелого растения: прибыли азота не наблюдалось. Отсюда следовал ясный вывод: атмосферный азот растением не усваивается.
      Если посадить растение в лишённую азота почву, оно так же испытывает голод, как я животное, лишённое пищи.
      Внесение же азота в почву в виде солей резко влияет на рост и развитие растении, что изображено на рис. 100. В качестве опытного растения здесь был взят овёс.
      Но опыты над растениями семейства бобовых — горохом -показывают, что растение почти не отзывается на внесение в почву азотных соединений. Такая же картина получается, если мы возьмём и другие пастения из этого же семейства: бобы, клевер, вику, чечевицу, люпин и др. Все они хорошо развиваются и без азотных удобрений; больше того, они сами как бы удобряют азотом почву: после их смерти и разложения почва становится богаче азотом. На такой почве и другие растения, чуткие к содержанию азота в почве, начинают давать лучший урожай.
      Значит, каким-то образом эти растения усваивают атмосферный азот. Долгое время эта загадка не поддавалась разрешению. Но дальнейшее изучение этого вопроса выяснило любопытную особенность в строении бобовых растений: у всех них на корешках находятся особые образования в виде клубеньков, в которых, по исследованиям русского учёного М. С. Воронина (1838— 1903), оказались особые бактерии, получившие название «клубеньковых бактерии» (рис. 101). Вот эти-то бактерии и оказались способными «связывать» атмосферный азот и перерабатывать его в различные азотные соединения.
      За этим открытием последовал ряд других. Особенно большая заслуга в разгадке тайны питания растений почвенным азотом принадлежит русскому учёному С. И. Виноградскому (1856— 1953).
      Выяснение этого вопроса можно считать триумфом науки последнего времени. Биологи, физиологи, микробиологи и др. совместными усилиями раскрыли перед нами одну из самых интересных сторон в жизни природы. Но неясного и нерешённого здесь ешё много. Как различные бактерии усваивают азот, - по существу это и сейчас ещё нерешённый вопрос. За последние годы академику Л. Н. Баху и его сотрудникам в Физико-химическом институте нм. Карпова в Москве удалось выделить из мёртвых азотобактерии сок, содержащий энзимы1 (ферменты), под влиянием которых происходит связывание азота при обыкновенной температуре и давлении.
      1 Энзимы образуются в клетках организмов и являются ускорителями протекающих там реакций. Ферменты являются почти всегда нестойкими соединениями и разрушаются даже при простом кипячении.
      Связывание азота в этом случае происходит не менее интенсивно, чем и в присутствии живых бактерий. Это открытие может иметь громадное значение и для науки и для вопросов техники связывания азота.
      На азот установился взгляд, что это одно из самых инертных веществ, если не считать инертных газов: при обыкновенных условиях он не реагирует ни с большинством металлов, ни с неметаллами. Но в общем круговороте в природе азот претерпевает ряд очень многообразных превращений. На рис. 102 схематически изображён этот неизменный круговорот азота в природе. Разные авторы изображают этот цикл по-различному. Но в основном все схемы отражают одни и те же процессы. Постараемся разобраться в них.
      Каковы источники пополнения почвы азотом?
      I) Грозовой разряд, при котором происходит образование окиси азота; последняя, соединяясь с кислородом воздуха, превращается в двуокись азота:
      Растворяясь в дождевой воде, двуокись азота соединяется с ней химически и превращается в азотистую и азотную кислоты:
      Азотистая кислота в дальнейшем окисляется в азотную. Эта кислота затем нейтрализуется карбонатами почвы и даёт соли азотной кислоты (нитраты), которые и усваиваются растением. Подсчитано, что в результате грозовых разрядов в почву вносится в течение года от 4 до 15 кг азота на 1 га земной поверхности.
      2) Свободный азот воздуха усваивается бактериями, находящимися в клубеньках бобовых растений.
      3) Азот из атмосферы усваивается свободноживущими бактериями почвы (Azotobacter), входи.т в состав тела бактерий.
      4) Животные при жизни выделяют кал, мочу, содержащие азотистые вещества, а по смерти животного и всё тело его, содержащее белок, поступает в почву.
      5) Небольшое количество азота вносится в почву плесневыми грибками и другими организмами.
      Что же происходит с органическим веществом в почве?
      Оно разлагается, образуя аммиак. Этот процесс проходит также не без участия бактерий особого рода и носит название аммонизации.
      Наука выяснила, что в почве аммиак окисляется при участии также особых бактерий (Nitrozomonos) в азотистую кислоту HN02. Эти бактерии в различных странах различны по величине и форме. Затем HN02 окисляется уже в НЫОз. Эта работа проводится при помощи нового вида бактерий (Nitrobacter). hhq уже, в отличие от Nitrozomonos, одинаковы по величине и по форме почти во всех странах мира. Так заканчивается процесс нитрификации. В дальнейшем процесс протекает по такой схеме: азотная кислота в почве нейтрализуется, образуются нитраты, они поглощаются корнями растений, образуется растительный белок, животные, съедая растение, усваивают вместе с этим и азот. Получается животный белок, этот белок попадает в том или ином виде в почву и... «история повторяется».
      Это, однако, не всё. Помимо перечисленных семейств бактерий, мы имеем в почве ещё одну семейку, которая занимается обратной работой, весьма нежелательной для земледельца — разложением HN03 с высвобождением азота. В результате — новое явление, носящее название депитрификацни. Количество связанного азота в почве поэтому уменьшается. Уменьшение это может происходить и ещё одним путём: нитриты, нитраты и соли аммония обладают очень хорошей растворимостью и поэтому легко вымываются из почвы наземными и подземными водами. Из почвы они уносятся водой в ручьи и реки, из рек — в моря, а там разлагаются (опять с помощью бактерий!), и снова получается свободный азот, поступающий в атмосферу.
      При разборе схемы мы можем выделить три круга изменений, претерпеваемых азотом:
      2) Малый круг: животных - разложение тела животного и его отбросов с образованием аммиака окисление NH3 в HN02 - окисление HN02 в HN03 и образование нитратов — усвоение солей растениями с образованием растительного белка - образование животного белка - возвращение растительного и животного белка в почву.
      3) Второй малый круг (подземный): почвенные нитраты - бактерии, потребляющие селитру, - белок тела бактерий разложение тела бактерий с образованием нитратов.
      Из схемы легко видеть, что можно установить и ещё ряд циклов. Отмеченные, однако, являются важнейшими.
      Мы привыкли смотреть на бактерии, как на наших врагов. И врагов среди них, действительно, очень много. Но приходило ли раньше кому-либо в голову, что вся жизнь на Земле, в том числе и наша, обязана всё же бактериям?!
      Несмотря на то, что мы имеем естественный путь пополнения почвы азотом, для культурных растений, особенно при сильно развитом хозяйстве, солей азота совершенно не хватает. Это прежде всего объясняется тем, что азот содержится главным образом в продуктовых частях растения (зёрнах, плодах), уносимых человеком с поля вместе с другими продуктами урожая. Азот вносится в почву с навозом, но при развитом (интенсивном) хозяйстве навозного удобрения далеко не хватает. Поэтому снабжение почв связанным азотом в виде природных или искусственных продуктов — это задача колоссальной важности.
      Какие же имеются у нас на Земле запасы азотистых веществ, которые можно было бы использовать для производства искусственных удобрений?
      Это, в первую очередь, селитра и затем каменный уголь.
      Селитра встречается в разных местах земного шара. Самые большие запасы её находятся в республике Чили в Южной Америке между прибрежными и высокими Кордильерами (рис. 103).
      Залежи её образовались, вероятно, следующим образом. Вся эта местность была некогда морским дном, а затем медленно поднялась. Огромные леса морских водорослей, накопившихся там, подверглись разложению под влиянием бактерий, которые превратили азот органического вещества в азотную кислоту, перешедшую затем в селитру. Эту теорию подтверждает наличие в селитре йодистых солей, которые, как известно, находятся в морской воде и поглощаются из неё водорослями.
      Ныне месторождения селитры в Чили представляют собой пустынную местность, называемую Атакама (рис. 105). Селитра обнаружена здесь в 1821 г.
      Связанного азота в ней около 7%. Перед отправкой селитру перекристаллизовывают, почему содержание NaN03 в ней доходит до 90%. Прежние способы работы были очень примитивны, но теперь они значительно улучшены. На рис. 106 мы видим, как развита теперь техника добычи селитры в Чили: на переднем плане — огромное хранилище с раствором селитры, на заднем плане — хранилище мутных растворов с приспособлением для разгрузки (разгрузочный мостовой кран).
      Вывозиться из Чили селитра стала в 1830 г., и с тех пор её экспорт в Европу и другие страны стал вырастать с неимоверной быстротой.
      Залежи селитры найдену также в Калифорнии, Африке, Малой Азии, Египте, но везде в небольшом количестве. У нас п Союзе селитра встречается во многих местах, главным образом в Средней Азин, но ни одно месторождение не является крупным промышленным. Царская Россия ввозила селитру на сотни тысяч золотых рублей.
      Производство удобрений и взрывчатых веществ для войны за ставляло всё увеличивать и увеличивать вывоз селитры из Чили В 1848 г. знаменитый английский учёный Виллиям Крукс на учёном конгрессе в г. Бристоле сделал тревожное предупреж дение о том. что если такими темпами будет развиваться вывоз из Чили селнгры, то к 1950 г. вся селитра будет исчерпана, и мир станет перед страшной угрозой голода. Особенно, по уверениям Крукса, эта опасность сильна будет для жителей Европы, основным продуктом питания которых является пшеница, требующая большою количества азотистых удобрений. В меньшей степени эта опасность грозила жителям Азии, употребляющим в пищу рис. который не требует большого количества связанного азота.
      Все эти рассуждения и заявления крайне встревожили правительства, земледельцев и фабрикантов разных стран. Чилийское правительство поспешило назначить специальную комиссию по обследованию запасов селитры. Выводы комиссии были таковы, что Крукс не преувеличил опасности и что перед человечеством действительно нависает страшная угроза голодного вымирания.
      Где же взять то огромное количество соединений азота, которое так необходимо для жизни животных и растений? Кете, гвенно, что мысль учёных прежде всего обратилась к земной атмосфере, в которой находится 75,5% азота по несу и 79% по объёму. Количество азота в воздухе выражается поистнне «астрономическим» числом — четвёркой с 15 нулями, 4 млн. млрд. т = 4,IOls т. На каждый гектар земной поверхности приходится свыше 80 тыс. т атмосферного азота. Как связать азот из этого практически неиссякаемого источника и превратить его в удобрения для полей?
      Задачу спасения мира от голодной смерти пришлось разрешить химии. «Фиксация атмосферного азота есть одно из величайших открытий, которых надлежит ожидать от изобретательности химиков», — говорил в своём предостережении Крукс. И химия С честью разрешила поставленную задачу! Химия дала не одни, а несколько способов получения связанного азота, из которых наиболее важными являются следующие три: аммиачный, цианамидный и дуговой.
      В начале XX в проблема получения связанного азота из воздуха была успешно разрешена.
      Безбрежный океан азота, окружающий нашу Землю, был покорён. Страшный призрак азотного голода был уничтожен могуществом химии!
     
     
      С. Н. Виноградский
      КРУГОВОРОТ АЗОТА В ПРИРОДЕ
     
      Получив от Распорядительного комитета съезда и высшей степени для меня лестное приглашение резюмировать в одном из общих собраний свои исследования о микробах почвы, я решился сделать попытку набросать очерк грандиозной цепи явлений, в которых микробы эти играют первенствующую роль: я разумею цепь явлений круговорота азота.
      Азот на земной поверхности то входит в состав сложной органической материи, живой и мёртвой, то образует простые неорганические соединения, аммиак и азотную кислоту, то является в свободном газообразном виде.
      Постоянный переход азота из одного состояния в другое есть необходимое условие поддержания жизни на Земле.
      Какие средства пускает в ход природа для поддержания безостановочного круговращения этого элемента?
      Ответ на этот вопрос может быть категоричен: средства эти — деятельность микробов.
      В самом деле, представим себе их деятельность вдруг упразднённой. Что бы из этого произошло? Немедленное и глубокое нарушение круговорота азота. С одной стороны, накоплялась бы в огромных количествах сложная азотистая органическая материя, живая и мёртвая — последняя в особенности — в виде трупов, мумий растений и животных, и азот в этом виде навсегда бы остался неподвижным. С другой стороны, быстро убывал бы запас растворимых минеральных соединений азота, убывал, не возобновляясь более; и так до полного истощения. Тогда на земле прекратилась бы всякая жизнь!
      Что в нарисованной мрачной картине нет преувеличений, показывают следующие соображения.
      С одной стороны, деятельностью микроорганизмов обусловливается переход нерастворимого органического азота в растворимые, легко подвижные минеральные соединения его, которые, всюду циркулируя с водами и воздухом, могут служить для нового синтеза органической материи при посредстве растений.
      С другой стороны, есть многие основания в пользу положения, что деятельностью микробов обусловливается не только поддержание запаса азотистых соединений вообще, но и увеличение этого запаса за счёт неистощимого резервуара газообразного азота, окружающего землю.
      Эти два порядка явлений я и постараюсь рассмотреть.
      Ограниченность времени оправдывает то, что я совершенно не коснусь истории воззрений на тему моей речи. Одно только имя, которое резюмирует целую новую эру в науке, я чувствую потребность сейчас же произнести — это имя Пастера! Он — учитель, его труды положили начало тем взглядам, которые только что были высказаны и дали прочное основание для изучения всех тех фактов, о которых дальше будет речь.
      Начиная теперь наш очерк с явлений растворения азотистой материи, с явлений минерализации органического азота, мы должны прежде всего охарактеризовать группу процессов, которую можно назвать аммонизацией органического азота.
      Каковы агенты этих процессов и есть ли специфические микробы, которые отщепляют азот белка и других более или менее сложных тел в форме аммиака? В ответ на этот вопрос пришлось бы перечислить очень длинный ряд всюду распространённых почвенных микробов...
      Белковая материя, на примере которой мы остановимся, попадая в почву, подвергается немедленно действию бактерий, жизнедеятельность которых приспособлена к быстрому разложению белковых тел. Их много, борьба за существование здесь происходит отчаянная, процесс протекает бурно. Часть азота быстро отщепляется в виде аммиака, но большая часть его ешё остается в форме органических соединений, значительно более простого состава, чем белок. Для питания специальных разрушителей белка эти вещества уже не годны, они являются их жизненным отбросом. Тогда на смену этим первым являются другие виды микробов, которые продолжают начатое дело разложения; после этих снова новые и т. д. Процесс протекает всё медленнее и медленнее, но конечным результатом является превращение значительнейшей части органического азота в аммиак.
      Необходимо, однако, сейчас же заметить, что часть органического азота при этом теряется в виде свободного азота.
      Из сказанного видно, что аммонизация процесс сложный... Поэтому мы ограничимся этой краткой характеристикой его, а зато остановимся подольше на следующей ступени превращения азота в почве, значительно лучше изученной: ей дают название нитрификация.
      Нитрификация — процесс образования селитры в почве — издавна занимала умы натуралистов разных специальностей: химиков, агрономов, гигиенистов. Агрономов интересовал продукт процесса, селитра, драгоценное удобрение, главная азотистая пиша растений, извлекаемая из почвы их корнями. Гигиенисты видели здесь процесс, ведущий к очищению почвы и вод от разлагающихся вредных животных отбросов. Наконец, химиков занимала причина феномена: они часто задавались вопросом, отчего все азотистые органические соединения в мёртвой природе стремятся перейти в состояние азотной кислоты; отчего и аммоний, тело вполне прочное в лаборатории, так легко переходит в азотную кислоту в почве.
      Все понятия о нитрификации и в особенности воззрения на причины её оставались, однако, долго очень тёмными и сбивчивыми.
      В 1877 г. два французских агрономо-химика — Шлезинг и Мюнц — принялись за этот вопрос. Проникнувшись идеями Пастера, высказанными им ещё в 1862 г., они поставили себе целью исследовать, нет ли связи между явлением нитрификации и развитием каких-либо микробов. В такой простой постановке вопрос легко решается: оказалось, что нагретая до 100° или эахлорофи-рованная земля совершенно теряет способность нитрификации, которая может быть возвращена прибавлением щепотки свежей земли. Этот результат был несовместим ни с каким другим представлением, кроме того, что нитрификация есть жизненный акт.
      Шлезинг и Мюнц попытались в дальнейших исследованиях найти микроба или микробов, которые являются действующей причиной явления...
      Но нитрифицирующих микробов не находили нигде, несмотря на усердные поиски, — ни в почве, ни в водах. Вопрос затемнился снова.
      То время — от 1885 г. приблизительно — было своего рода Sturm und Drang-Periode бактериологического исследования. Роберт Кох недавно перед тем научил нас очень простым и удобным приёмам изолирования и культуры бактерий; благодаря его методике эта трудная область стала доступной сразу очень многим. Ещё более: вся бактериология вдруг как бы вошла в несколько универсальных рецептов, доверие к которым было безусловно. Бактерии чуть-чуть не признавались обязанными расти в мясо-пептонной желатине, потому де, что это «очень питательная среда»: там и мясо, и пептон, и желатина, чего же ещё?!
      Автор настоящей речи никогда не был приверженцем односторонней методики в бактериологии. Отдавая должное достоинствам так называемой коховской методики в известной ограниченной области, он склонен был именно слишком большому увлечению заманчивыми по своей простоте приёмами приписывать многие неудачи, между прочим и неудачу в поисках за микробами нитрификации.
      Мои бактериологические исследования всегда направляло убеждение, что принцип разделения труда, специализации функций чрезвычайно ярко выражен в мире микробов...
      В этих воззрениях меня в особенности укрепили мои наблюдения над двумя оригинальными группами микробов, о которых позволю себе сказать два слова. Свойства их в кратком изложении покажутся совершенно парадоксальными. Одни живут в сернистых ключах и вообще водах, содержащих сероводород, который они окисляют в серу и серную кислоту. Другие живут в железистых водах и окисляют закись железа и окись. Эти два и с внешней, морфологической стороны очень ярких процесса сразу бросаются в глаза наблюдателю. Но тёмным и загадочным является вопрос, почему эти бактерии, в противоположность другим, избегают органических веществ, развиваясь хорошо только в воде, почти совершенно лишённых их. Действительно, прибавлением уже небольших количеств их можно было подавить совершенно рост этих микробов и превратить свойственные им процессы окисления в процессе восстановления...
      Нитрификацию как отдельный микробиологический процесс я понимал исключительно как процесс окисления уже готового аммония, и именно в отсутствии азотистой и другой органической материи. Из этого понятия, как следствие, выведены были очень простые условия культуры. Чистая вода, содержащая в растворе сернокислый аммоний и некоторые другие обыкновенно прибавляемые неорганические соли, да углекислая магнезия в избытке — вот лучшие условия для окисления аммония! Развитие специфического микроба в этих условиях было настолько роскошно, а количество сорных микробов, если можно так выразиться, так ничтожно, что открытие микроба нитрификации произошло, так сказать, само собой, без усилий.
      Гораздо труднее оказалось окончательное решение задачи, обязательной для каждого микробиолога: получить «чистую культуру» микроба, т. е. такую культуру, в которой, кроме желаемого, не было бы и следа чужих видов. Окончательное устранение этих последних долго не удавалось, пока наконец употребление новой твёрдой культурной среды, опять-таки чисто минерального состава, не привело к цели. Эта новая среда была не что иное, как упомянутый раствор солей, желатинированный студенистым кремнезёмом. И в этих условиях микроб развивался прекрасно, образуя характерные колонии.
      Успешное выполнение задачи изолирования микроба, окисляющего аммиак, не привело, однако, к полному выяснению вопроса о нитрификации. Наоборот, исследователь встретился с новой загадкой.
      Уже в самом начале наблюдений по этому вопросу было замечено, что селитра образуется из аммония как будто не сразу, а промежуточной ступенью является нитрит, который накопляется нередко в очень значительных количествах в растворе. Но через более или менее продолжительный промежуток времени после исчезания аммония исчезает и нитрит, окисляясь в нитрат...
      Приходилось искать нового объяснения причины образования нитратов в природе.
      Почти одновременно нами был открыт специфический микроб, окисляющий азотистокислые соли в азотнокислые, потому что нами было доказано, что в его отсутствие нитриты так же постоянны в земле, как и в жидкости, а при условии его присутствия и роста они исчезают отовсюду до последних следов,, окисляясь в селитру.
      Свойства этого микроба вполне аналогичны со свойствами первооткрытого микроба нитрификации, и окислительная функция его так же строго ограничена: подобно тому как нитрозный микроб не трогает им приготовленного нитрита, так и нитромикроб не обнаруживает ни малейшего действия на аммиак...
      Биологи, может быть, поинтересуются знать, богата ли видами нитрификационняя флора земного шара или их всего два. Нитрификация — явление всемирное; интересно было познакомиться с его агентами на других материках, в других климатических и почвенных условиях, чем наши. Собраты-учёные, живущие за далёкими морями, очень любезно откликнулись на просьбу мою прислать хорошо закупоренные образчики их земель. Я получил их из Африки (Алжирия и Тунис), из Азии (Япония и Ява), из Южной Америки (Бразилия и Эквадор) и из Австралии (Мельбурн). Везде я нашёл нитрификацпонных микробов, соответствующих нашим. Морфологические свойства некоторых из них явственно отличали их от наших; всего можно было отличить, однако, не более трёх-четырёх видов пли разновидностей. Но физиологические свойства этих экзотических микробов ничем не отличали их от европейских, и, следовательно, мы вправе сделать заключение, не лишённое ширины, что везде, по всему яйцу земли, процесс нитрификации управляется организмами одного типа и везде в главных чертах остаётся себе подобным.
      Проследив теперь самые обычные, легче доступные наблюдению фазы круговращения азота, обратимся ко второй половине нашей программы и спросим себя: какими средствами обеспечивает природа азот живым существам в нужном количестве и в удобной для ассимиляции форме? Чем регулируется запас этих соединений? Не убывает ли он и может ли он пополняться за счёт свободного азота атмосферы?
      Чтобы возможно проще и быстрее войти в соображения по этим вопросам, представим себе какой-нибудь изолированный участок земли — остров, потерянный среди моря. Представим себе на этом участке определённый запас азотистых соединений в виде органической материи, живой и мёртвой, в виде аммиака и азотной кислоты. Может ли там вечно продолжаться очерченный выше круговорот? Если да, то известное выражение Вольтера (мы едим наших предков) довольно точно соответствует действительности. Ответ на вопрос, однако, будет отрицательный, Запас азотистых соединений будет истощаться на нашем острове, истощаться быстро, и жизнь там должна прекратиться, если не будет притока готовых азотистых соединений извне или образования их прямо за счёт атмосферного азота.
      Истощение будет происходить от двух причин. Первая причина — это лёгкая подвижность селитры в почве: вода легко вымывает эту соль и уносит её в ручьи, реки и моря. Вторая причина — потери азота в свободном виде, которые всегда происходят при разложении и нитрификации азотистой материи. Потери эти значительны: они колеблются между 10 и 15% и могут достигнуть и 20%.
      Первая из этих причин, именно вымывание селитры, будет, очевидно, иметь последствием местную убыль соединений азота:
      данный участок будет отдавать их другим частям земного шара. Вторая же причина ведёт к общей убыли запаса азотистых соединений на земле.
      Местная потеря, происходящая от вымывания селитры из почвы, к сожалению, очень велика. Чтобы судить о размерах этой потери, достаточно привести несколько примеров относительно содержания селитры в воде источников и рек. По многочисленным анализам Буссенго оказывается, что почвенные воды содержат довольно много селитры. Он приводит анализ одного многоводного источника, который уносит до 400 кг селитры в сутки. Сена во время мелководья уносит в море 71 000 кг, а в среднюю воду до 238 000 кг в 24 часа. Пил уносит свыше одного миллиона килограммов в сутки и т. д. Такими цифрами выражается работа микробов нитрификации!
      Из этих огромных чисел явствует, что моря должны чрезвычайно обогащаться азотистыми соединениями, а суша беднеет. Он невольно ищет компенсации такого одностороннего явления. Интересная попытка в этом направлении сделана Шлезингом, который дал так называемую теорию циркуляции аммиака на земной поверхности. Не могу отказать себе в удовольствии передать её сущность в нескольких словах.
      На суше, говорит Шлезинг, химические процессы происходят большей частью при неограниченном доступе кислорода, поэтому на ней господствуют явления окисления. Море, напротив, — среда, в которую кислород сравнительно мало проникает: там должны господствовать явления восстановления. Если сушу можно сравнить с огромной селитряницей, отдающей морям ежедневно миллион тонн селитры, то деятельность моря должна быть обратная: селитра там снова превращается в аммиак. Действительно, содержание аммония в морской воде довольно значительно (около полумиллиграмма в 1 г), напротив селитры совсем немного. Аммиак — газ легко летучий, и хотя вода жадно поглощает его, но, в зависимости от температуры, от давления, может отдавать его воздуху. Аммиак морскими ведрами несётся на материки и падает на землю с дождём и снегом, поглощается влажной почвой, листьями растений и идёт сейчас на нужды растительности.
      По мнению Шлезинга, земля получает таким образом до 50—60 кг аммиака на гектар в год, не считая того, что поглощает прямо листьями растений. Местная потеря азота, таким образом, с избытком вознаграждается из атмосферы, где количества аммиака хотя малы, но где они постоянно возобновляются из огромного резервуара — моря.
      Ещё важнее для химической статики нашего мира вопрос: чем вознаграждается общая убыль комбинированного азота на земной поверхности, происходящая от освобождения его из соединений в элементарном виде?
      Ещё недавно, не далее 1885—1886 гг., ответ, который можно было дать на этот вопрос, не удовлетворял никого. При действии электрического разряда, говорили химики, атмосферный азот может прямо соединяться с кислородом воздуха, образуя азотную кислоту. Но много ли получается этим путём азота в виде готового соединения? Около 0,84 кг на гектар в год — количество ничтожное и недостаточное для вознаграждения потерь, происходящих при разложении азотистых соединений. Других же вознаграждающих причин, несомненно реальных, экспериментально показанных, известно не было.
      Очень естественно, что с давних пор умы натуралистов обращались к огромному резервуару свободного азота, к атмосфере, и задавали себе вопрос, не из этого ли неистощимого источника живые существа черпают свой азот...
      Объяснение это долго ожидалось! Несколько поколений натуралистов учились, что азот воздуха существует только для разбавления кислорода, что сам он ни в какие соединения не входит, несмотря на то, что его соединения очень ценны для людей. Они мирились с загадкой, откуда же накопилось столько азотистых соединений в земле.
      Только за последние шесть лет положение вопроса существенно изменилось, и теперь мы, кажется, близимся к разрешению загадки, которая так долго тяготела над нашими головами. Я счастлив, что мне выпало на долю резюмировать вам достигнутые за последнее время успехи в этом важном вопросе и закончить этот обзор сообщением своих новых, ещё частью нигде не обнародованных результатов...
      Первый и, надо сказать, могучий толчок исследованию фиксации свободного азота был дан в 1888 г. работой Гельригеля и Вильфарта. Эта работа была продолжением многолетних опытов культуры Гельригеля, и исходным пунктом её послужило наблюдение, что в почве, лишённой соединений азота, рост злаков совершенно точно соответствует количеству прибавленной в виде удобрения селитры; напротив, развитие бобовых совершенно не зависит от селитры и бывает часто необычайно роскошным в почве, совершенно лишённой соединений азота. В поисках за причиной подобного, по господствовавшим понятиям, парадоксального поведения авторы вспомнили о показаниях ботаников, которые описали на корнях бобовых особого рода органы — маленькие клубни, всегда содержащие особенного вида бактерии. Тогда авторы попробовали применить в своих культурах приёмы бактериологического исследования, то охраняя корми бобовых от заражения, то искусственно вызывая его, и пришли к тому результату, что только те растения ассимилируют свободный азот, которые дали приют на своих корнях эгому специальному микробу.
      Фактически материал, собранный названными а-вторами, был так велик и так ярко доказателен, что их заключения сразу получили право гражданства в науке...
      Особенно замечательная точностью аналитических приемов и совершенством приборов работа Шлезинга сына и Лорана, которые выращивали бобовые растения в замкнутой атмосфере и констатировали прямым газовым анализом убыль свободного азота в этой атмосфере; убыль эта точно соответствовала прибыли азота в растении и почве. Дальше некуда было идти в полноте доказательств, и новый важный факт ассимиляции газообразного азота был поставлен выше всяких сомнений.
      Но как следует понимать этот процесс? Каков его химизм? Кто тут действует — бобовое растение или бактерии, или оба вместе? На эти вопросы ни одна из работ не давала никакого отпета...
      Новый успех в нашем вопросе был достигнут снова Шлезингом сыном и Лораном. Продолжая свои опыты по выработанной ими методе, они натолкнулись на неожиданный факт: убыль азота в замкнутой атмосфере и прибыль его в комплекте растение + + почва получились не только при культуре бобовых, по и других растений, однако только в том случае, если поверхность почвы была покрыта низшими зелёными растениями — водорослями и мхами. При устранении этих последних прибыли не оказывалось, а при развитии их прибыль была даже и в не поросшей высшими растениями земле. Отсюда они вывели заключение, что и эти низшие зелёные растения обладают способностью ассимилировать свободный азот...
      Мне казалось трудным примириться с мыслью, что ассимиляция азота составляет чуть не исключительную привилегию бобовых, что луга и степи, поросшие злаками, поля под паром, леса лишены этого блага. Мне приходило затем в голову, что случай бобовых настолько сложен и неудобен для исследования, что мы осуждены ещё долго недоумевать перед ним, если не будет открыт другой более простой факт ассимиляции свободного азота, так как нет биологического явления сложное симбиоза, с которым мы именно имеем дело в вопросе о бобовых и их бактерии»
      Наконец, принцип специализации функции микробов, их важная роль и круговращении азота, своеобразность и интенсивность аызывтмых ими химических процессов заставляли предполагать, что и этот необходимый природе процесс имеет своих специальных всюду распространённых в почве агентов - бактерий.
      Я искал этих микробов просто, в любой земле. Способ, который я употребил, очень прост: методическая культура в растворе, совершенно лишённом всяких следов азотистых соединений, на что было обращено особенное внимание, но содержащем легко бродящее вещество: сахар, чистую декстрозу. Здесь, как и в прежних моих исследованиях, всё внимание вначале было сосредоточено на том, чтобы найти прежде всего простые условия микробиологического опыта, при которых получается известный химический эффект, л потом уже приниматься за специальные манипуляции, имеющие целью «найти бацилла»...
      Изолирование этого бацилла оказалось делом нелёгким. Оно не удавалось, пока сходство этого микроба с другими известными бациллами не навело на мысль, уже не принадлежит ли он к бактериям, развивающимися только в отсутствии кислорода воздуха, к бактериям анаэробным. Тогда сделана была попытка достигнуть цели культурной на твёрдом субстрате в безвоздушном пространстве, что, наконец, и привело к удаче: бацилл получился в полной чистоте.
      Все эти соображения и опыты привели к культуре нового бацилла в плоском слое сахаристой жидкости и в атмосфере чистого азота. И этим были реализованы лучшие условия для развития бацилла, собирателя азота...
      Последним продуктом процесса, как ясно уже из сказанного, является сложная азотистая материя, входящая в состав живой клетки.
      Из этих немногих данных вы видите, что совершенно тёмный процесс ассимиляции азота начинает выясняться, и во всяком случае, в тех простых условиях, в каких мы его изучаем, он доступен самому точному химическому исследованию.
      Теперь мы имеем, наконец, живой организм, определённый вид, о котором мы можем сказать с уверенностью: он ассимилирует свободный азот атмосферы. И есть основание думать об этом собирателе азота, что он всюду распространён, всюду может жить и всюду производит свою полезную работу, где содержание азотистых соединений падает до известного минимума.
      Я не уверен, однако, что кто-либо из слушающих меня специа-листов-агрономов не подумает: что может быть общего между описанными только что явлениями и тем, что происходит в природе, в почве? Тут колбочка с жидкостью, там земля; тут сахар, там совсем другое органическое вещество; да ещё безвоздушые пространства, атмосферы чистого азота — такие искусственные условия! Где в природе можно найти подобные?
      Возражения эти меня не смущают. Конечно, всякий результат, достигнутый в наших маленьких лабораториях, должен затем изучаться в большой лаборатории природы. Но в колбочке лучше видно, чем в тёмных глубинах земли, и легче найти истину. Д за применением её к изучению сложных естественных явлений, а потом и к практике дело не станет.
      В этом убеждении меня поддерживает вся совокупность фактов, собранных мной в этом немного длинном очерке.
      Гели бы не эти культурные колбочки, если бы не эта вся своеобразная методика, изобретённая одним из величайших гениев науки нашего века, то недалеко ушли бы до сих пор в понимании почвенных явлений — скажем шире — химической статики нашего мира.
     
     
      К. Г. Паустовский
      АММИАК В БЕРЕЗНИКАХ
     
      Первая очередь Березников состоит из цепи заводов: ТЭЦ,, завод синтетического аммиака, завод серной кислоты, завод азотной кислоты, завод сульфата аммония, водонасосная станция (самая мощная в Советском Союзе) и установка для очистки воды.
      Аммиак — кровь Березниковского комбината.
      Завод синтетического аммиака огромен; путешествие по нему заняло у меня много времени. Исполинские корпуса тонут в северном сумраке и тишине.
      Только сто человек управляют его гигантскими цехами.
      Весь процесс производства аммиака — непрерывный, как течение реки.
      Газогенераторный цех. Здесь рождается газ. Чёрная башня в 58 и высотой. Внутри башни ходит скип — элеватор для подачи кизеловского кокса наверх, в бункера, вмещающие трёхдневный запас кокса. Из бункеров кокс идёт в дробилку, а оттуда в мерные камеры. Это чугунные башни с большим круглым окном, заклеенным толстой резиновой плитой. Бели газ прорвётся из печи в мерную камеру, возмо- Рис 107 Схсма
      газгольдера.
      жен взрыв. Он предотвращается тем. что резиновый заслон раздувается от давления газа, как гигантский пузырь, и, предотвращая катастрофу, лопается, если давление газа превышает предельную норму. Газ свободно уходит в пространство.
      Из мерной камеры кокс ссыпается в печь (генератор), встречается там с паром, и от этой встречи рождается газ. Он называется «сырым», или «полуводяным», газом.
      Около каждого генератора на высоте трёх этажей висит в воздухе командная рубка.. Там за стеклом спит «колесо времени» — автоматический и бдительный мозг всего цеха.
      Процесс образования газа длится три минуты. За это время надо очень точно — с ошибкой не более, чем на десять секунд, — открыть и снова закрыть в известной последовательности пять главных задвижек, впускающих и выпускающих газ, дым, кокс и пар.
      — Что будет, если запоздать на десять секунд?
      — Каюк!.. — коротко отвечают химики.
      Неточных и рассеянных людей сменила безошибочная машина. «Колесо времени» медленно вращается и, нажимая то на один, то на другой контакт, управляет всей системой задвижек. Но и «колесо времени» поставлено под строгий автоматический контроль. Если где-нибудь в сети случится неисправность или «колесо времени» ошибётся, оглушительная электрическая сирена над бассейном с водой, а в воде плавает перевёрнутый вверх дном железный стакан размером в семиэтажный дом.
      Он состоит из трёх громадных частей, входящих одна в другую, как входят части телескопа или подзорной трубы.
      Наполняясь газом, эти части подымаются над водой на высоту 35 м, причём первая тянет за собой бторую, а вторая — третью. Железный газгольдер растёт как невиданный воздушный шар колоссальной мощности.
      Сейчас газгольдер был сложен и лежал на воде. Были видны прикреплённые к его серому куполу направляющие колёса. Они бегут по рельсам, когда газгольдер идёт вверх, и предохраняют его от перекоса. Подъём занимает 45 минут.
      Водяной бассейн устроен для того, чтобы прочно запереть газ в хранилище и не дать ему возможности улетучиться снизу.
      Газгольдер. Из газогенератора газ поступает в газгольдер — гигантское хранилище газа.
      Из генератора газ идёт под водяной душ — скруббер, где его отмывают от пыли. Потом мощными насосами он нагнетается в газохранилище — большой газгольдер.
      Химики говорят так:
      — Как известно (хотя многим это совсем не известно), аммиак является соединением двух газов — азота и водорода. В «сыром» газе, идущем в газгольдер, 38% водорода и 22% азота, остальные проценты приходятся на углекислый газ и окись углерода. Чтобы получить аммиак, газ необходимо очистить от этих вредных примесей.
      Цех конверсии. Газ из газгольдера гоняют по башням, обдают паром, греют, охлаждают и добиваются того, что содержание водорода, нужного для производства, подымается в нём с 38 до 51%, а содержание ненужной окиси углерода падаете 34 до 3%. Получается новый газ — его зовут конвертированным. Он идёт в малый газгольдер, а оттуда в цех очистки, где его совершенно очищают от углекислоты и окиси углерода. В нём остаются только водород и азот.
      Цех очистки — фантастический цех. Углекислый газ вымывают под давлением. В очистительные башни — скруббера — каждый час вливается 10 000 г свежей пресной воды, которая, впитав углекислоту, превращается в крепкую сельтерскую воду. Это — отброс производства. Двести сорок тысяч тонн, или (считая по-старому) почти полтора миллиона пудов сельтерской воды в сутки.
      В скрубберах добиваются поразительной чистоты газа. Примеси допускаются лишь в размере тысячных частей процента. Если примеси будет больше, то весь процесс пойдёт насмарку.
      В цехе очистки есть свой собственный Днепрогэс. В скрубберах вода падает с большой высоты под сильным давлением. По силе падения она даёт такой же эффект, как примерно столб воды, падающий с высоты 160 м. «Сельтерскую воду» заставляют вращать турбины. Они, в свою очередь, приводят в движение моторы и насосы, подающие в скруббера воду и газ.
      Так осуществляется основная мысль, заложенная в производство: использовать всю энергию до конца и замкнуть её в поток непрерывного круговращения.
      Иностранные специалисты поражены. Только мировой химический комбинат Лейна имеет, по их словам, «столь гармоническое и красивое течение производственного процесса».
      Цех компрессии. Начальник цеха компрессии, человек на редкость неразговорчивый, пробормотал:
      — Хотите — смотрите. Вон компрессоры, где очищенный газ сжимают с силой 300 атмосфер. Одним словом, дело обстоит так здесь мы должны 10 000 У газа сжать до 60 л3. Собственно, вот и всё!
      Это «всё» было невероятно, но такие масштабы стали буднишным делом для здешних людей.
      Здесь под прозаическими и уже привычным» словами «газгольдер», «углеподачи», «испарители»» установка», скрываются сооружения, ошеломляющие своими размерами и гениальные по вложенной в их конструкции мысли.
      Цех синтеза. В последнем цеху аммиачного завода находится катализатор. Очищенный и сжатый компрессорам газ проходит под сильным давлением через трубы, где лежит «з талнзатор, и быстро превращается в газообразный аммиак. Та коно действие катализатора, который при этом нисколько ж убывает.
      В конденсаторах газообразный аммиак сгущается в жидкосч и стекает по трубам в цистерны, порождая удушье и слезотечен. Процесс окончен.
      Жидкий аммиак превращают в химические удобрений, чтобу обогащать ими неизмеримые хлебные и хлопковые массивы Советского Союза.
      («Великан на Каме. 1934)
     
     
      К. Я. Парменов
      ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ФОСФОРА
     
      Фосфор был открыт гамбургским алхимиком Геннингом Брандом.
      Бранд был гамбургским купцом, жил в новой части города на Михаэльплаце, был женат, вёл очень широкий образ жизни, разорился, впал в долги и для поправления своих дел решил попытать счастья в занятиях алхимией. Проработав долгое время безуспешно, он задумал заняться поисками «философского камня». Прежде всего Бранд решил поискать это таинственное вещество в продуктах живого организма. По целому ряду соображений, главным образом мистического характера, он избрал для этой цели мочу. Выпарив почти досуха, Бранд подверг её сильному нагреванию, при этом он наблюдал, что получается белое вещество, сгорающее с образованием белого дыма. Бранд решил собрать это вещество и начал нагревать высушенную мочу бе? доступа воздуха. В 1669 г. его работа увенчалась неожиданным открытием: в приёмнике реторты образовалось своеобразное вещество, которое имело противный вкус, слабый чесночный запах, по виду напоминало воск, плавилось при лёгком нагревании и выделяло пары, светящиеся в темноте. Бранд провёл рукой по веществу — пальцы стали светиться в темноте, бросил его в кипящую воду — пары превратились в эффективные сияющие лучи. Всё, что соприкасалось с полученным веществом, приобретало способность к самостоятельному свечению. Можно себе представить, сколь велико было изумление мистически настроенного Бранда, воспитанного на вере в философский камень.
      Так был открыт фосфор. Бранд дал ему название kaltes Feuer (холодный огонь), иногда называя его любовно «мой огонь». И хотя с помощью нового светоносного вещества Бранд не мог произвести ни одного превращения неблагородного металла в золото или серебро, всё же «холодный огонь» принёс ему весьма значительную выгоду. Бранд очень ловко использовал тот громадный интерес, который был возбуждён открытием фосфора среди учёного мира и широкой публики. Он начал производить фосфор в довольно значительных количествах. Способ его получения был облечён им в строжайшую тайну. Бранд показывал новое вещество за деньги и продавал его небольшими порциями на вес золота и даже выше. В 1730 г., т. е. через 60 лет после открытия, унция (31 г) фосфора стоила в Лонд�