«Детская книга науки»

КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКОГО АЛФАВИТА.

13 Неметаллические тела.

Name.Symbol. Combining

proportion

or atomic

weight. 1. Oxygen O = 8 2. Hydrogen H = 1 3. Nitrogen N = 14 4. Chlorine Cl = 35.5 5. Iodine I = 127.1 6. Bromine Br = 80.0 7. Fluorine F = 18.9 8. Carbon C = 6 9. Boron B = 10.9 10. Sulphur Sv = 16 11. Phosphorus P = 32 12. Silicon Si = 21.3 13. Selenium Se = 39.5

51 Metals. 1. AluminiumAl = 13.7 2. Antimony Sb = 129 3. Arsenic As = 75 4. Barium Ba = 68.5 5. Bismuth Bi = 213 6. Cadmium Cd = 56 7. Calcium Ca = 20 8. Cerium Ce = 47 9. Chromium Cr = 26.7 10. Cobalt Co = 29.5 11. Copper Cu = 31.7 12. Donarium 13. Didymium D 14. Erbium E 15. Gold Au = 197 16. Glucinum Gl 17. Iron Fe = 28 18. Ilmenium Il 19. Iridium Ir = 99 20. Lead Pb = 103.7 21. Lanthanium La 22. Lithium Li = 6.5 23. Magnesium Mg = 12.2 24. Manganese Mn = 27.6 25. Mercury Hg = 100 26. Molybdenum Mo = 46 27. Nickel Ni = 29.6 28. Norium 29. Niobium Nb 30. Osmium Os = 99.6 31. Platinum Pt = 98.7 32. Potassium K = 39.2 33. Palladium Pd = 53.3 34. Pelopium Pe 35. Rhodium R = 52.2 36. Rhuthenium Ru = 52.2 37. Silver Ag = 108.1 38. Sodium Na = 23 39. Strontium Sr = 43.8 40. Tin Sn = 59 41. Tantalum Ta = 184 42. Tellurium Te = 64.2 43. Terbium Tb 44. Thorium Th = 59.6 45. Titanium Ti = 25 46. Tungsten W[A]= 95 47. Uranium U = 60 48. Vanadium V = 68.6 49. Yttrium Y 50. Zinc Zn = 32.6 51. Zirconium Zr = 22.4

(Примечание: элементы, напечатанные курсивом, в настоящее время не имеют существенного значения.)

[A] Из минерала вольфрамита; в настоящее время чрезвычайно ценен, так как при сплавлении с железом становится тверже стали и способен ее просверливать.

Нескольких слов будет достаточно, чтобы объяснить значение терминов, стоящих над названиями, буквами и числами в Таблице элементов. Названия элементов имеют весьма интересное происхождение, в которое не входит задача данной работы; символы представляют собой сокращения, своего рода простейшие шифры, призванные сэкономить время и избавить от утомительного повторения длинных слов, подобно тому как знаки «+» (плюс) и «-» (минус) используются в алгебраических формулах. Например, постоянное появление воды в химических соединениях требует обозначения, а полное написание привело бы к самым утомительным повторам; вода состоит из кислорода и водорода, и, взяв первую букву каждого слова, мы получаем наглядный символ, который не только дает нам сокращенное обозначение воды, но и сразу же сообщает сведения о ее составе посредством букв HO.

Далее, если взять более сложный пример, который может встретиться при изучении органической химии — такое выражение, как гидратированный оксид ацетила, записывается сразу как C4H4O2, где цифры относятся к числу эквивалентов каждого элемента, а именно: 4 эквивалента C (символ углерода), 4 эквивалента H (водорода) и 2 эквивалента O (кислорода).

Длинное слово «паранафталин» — вещество, содержащееся в каменноугольной смоле, — заменяется символами и цифрами C30H12.

Цифры в третьем столбце, однако, представляют наибольший интерес для точного и математически выверенного химика. Они отражают совокупный труд самых прилежных и ученых химиков и являются точными количествами, в которых соединяются различные элементы. Приведем один пример: если 8 весовых частей кислорода (то есть его соединительная пропорция) соединить с 1 весовой частью водорода (его соединительное число), результатом будет 9 весовых частей воды; но если использовать 8 частей кислорода и 2 части водорода, то с кислородом сможет соединиться только одна часть последнего, и результатом снова будет образование 9 частей воды с избытком в 1 эквивалент водорода.

Бесполезно умножать примеры, достаточно знать, что с помощью этой таблицы чисел получаются показатели анализа. Предположим, вещество содержит 27 частей воды, и необходимо определить количество кислорода в нем; правило пропорций даст ответ сразу: 9:27::8:24. 9 частей воды относятся к 27 частям так же, как 8 частей кислорода (количество, содержащееся в 9 частях воды) относятся к искомому ответу, а именно: 24 частям кислорода. Поскольку названия, символы и соединительные пропорции понятны, мы можем теперь приступить к выполнению многих интересных

ХИМИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

Поскольку список открывают постоянные газы, они первыми привлекут наше внимание, начиная с элемента кислорода — символ O, соединительная пропорция 8. Ничто не может дать лучшего представления об огромном количестве кислорода, присутствующего в животном, растительном и минеральном царствах, чем утверждение, что он составляет одну треть веса всей земной коры. Кремнезем, или кремень, содержит около половины своего веса кислорода; известь содержит сорок процентов; глинозем — около тридцати трех процентов. В этих веществах элемент кислород остается неактивным и бессильным, скованный крепкими оковами химического сродства с кремнием кремня, кальцием извести и алюминием глинозема. Если нагревать эти вещества сами по себе, они не отдадут то большое количество кислорода, которое содержат.

Природа, однако, расточительна в своем творении, и поэтому нам остается лишь усердно искать вещество или минерал, содержащий обилие кислорода, часть которого он отдаст под воздействием того, что «старые алхимики» называли пыткой огнем. Таким минералом является черный оксид марганца, или, точнее, диоксид марганца, который состоит из одной соединительной пропорции металла марганца (27,6) и двух пропорций кислорода (8 × 2 = 16). Если три пропорции диоксида марганца нагреть докрасна в железной реторте, они выделят одну пропорцию (равную 8) кислорода, и все, что только что было объяснено столькими словами, заключено в символах и цифрах ниже:

3 MnO2 = Mn3O4 + O.

Таким образом, 3 MnO2 представляют три пропорции диоксида марганца до применения тепла, в то время как знак «=», знак уравнения (равно), призван показать, что элементы или соединения, помещенные перед ним, производят те, что следуют за ним; следовательно, результат Mn3O4 + O показывает, что образуется другое соединение металла и кислорода, в то время как «+ O» указывает на выделяющийся газообразный кислород. Железная реторта, используемая для минерала, должна быть предпочтительно из чугуна, а не из ковкого железа, так как последнее очень быстро изнашивается при контакте с кислородом при красном калении. Ружейный ствол подойдет для эксперимента в малом масштабе, к нему необходимо приспособить кран и кусок оловянной трубки. Такое импровизированное устройство может вполне подойти, когда нет ничего лучшего; но с точки зрения расходов, вероятно, в конечном итоге дешевле заказать у господ Симпсона и Мола, или у господ Гриффина, или у господ Болтона чугунную бутыль, или, как ее называют, чугунную реторту, размером, достаточным для получения двух галлонов кислорода из диоксида марганца, которая вместе с четырьмя футами железной отводной трубки, соединенной с бутылью винтом, стоит не более шести шиллингов — возможно, это огромная трата для детского кармана, и поэтому мы укажем далее еще более дешевый аппарат для той же цели. (Рис. 93.)

Fig. 93.

a. Железная бутыль, содержащая черный оксид марганца, с трубкой, ведущей к пневматической ванне, b b, в которой закреплена полка c с отверстием, под которым установлено окончание трубки, и газ проходит в газометр d.

Кислород подается в квадратный жестяной ящик, снабженный полкой с одного конца, с несколькими отверстиями диаметром не менее одного дюйма, называемый пневматической ванной; любая деревянная лохань, маслобойка или бак для стирки, таз для ног или ванна, снабженные полкой, могут быть возведены тем же названием в достоинство химического прибора. Газометр должен быть наполнен водой путем извлечения пробки и погружения его в ванну, и когда горлышко окажется ниже уровня воды, пробка снова вставляется, а газометр с находящейся в нем водой устойчиво поднимается на полку; попадание атмосферного воздуха предотвращается удержанием нижней части газометра, называемой краем, под водой. Иногда в пневматической ванне так мало воды, что при подъеме газометра на полку жидкость не покрывает дно, и воздух устремляется вверх большими пузырями. В этих обстоятельствах лучше запастись галлоновым каменным кувшином, полным воды, чтобы при подъеме газометра на полку его можно было опустить в ванну (по тому же принципу, что ворона и кувшин в басне), и таким образом за счет его объема (как камни в кувшине) поднять воду до нужного уровня. Когда газометр наполовину заполнен газом, кувшин можно убрать. Это устройство избавляет от хлопот по постоянному добавлению и вычерпыванию воды из пневматической ванны. (Рис. 94.)

Fig. 94.

a a. Пневматическая ванна с газометром, поднятым на полку; пузырьки воздуха устремляются в b, так как уровень воды ниже полки, а именно в c c. d d. Та же ванна и газометр с водой, удерживаемой над полкой за счет введения каменного кувшина e, полного воды.

Существуют и другие твердые оксигенированные тела, в которых сродство менее сильное, и поэтому для выделения газообразного кислорода достаточно более низкой степени нагрева; одним из самых полезных в этом отношении является соль, называемая хлоратом калия. Если нагревать это вещество само по себе, температура, необходимая для выделения кислорода, почти такая же высокая, как та, что требуется для черного оксида марганца; но, как ни странно, если оба вещества измельчить в порошок и смешать в равных по весу количествах, то достаточно весьма умеренного повышения температуры, чтобы заставить хлорат калия отдать свой кислород, в то время как оксид марганца не претерпевает никаких изменений. По-видимому, он выполняет лишь механическую функцию — возможно, разделяет каждую частицу хлората калия от другой, так что тепло воздействует на вещество по частям, подобно тому как плотное каре пехоты может отразить почти любую атаку, в то время как то же подразделение, рассредоточенное на большом пространстве, может быть малополезным; так и с хлоратом калия, который подвергается быстрому разложению при смешивании с частицами оксида марганца и распределении между ними; в меньшей степени — с красным оксидом железа, и еще меньше — с песком или кирпичной пылью. (Рис. 95.)

Fig. 95. Получение кислорода из хлората калия и оксида марганца.

KO.ClO5 = KCl + O6.

Этот любопытный факт обычно объясняется ссылкой на то, что называется каталитическим действием, или разложением при контакте (κατα — вниз, и λυω — я развязываю), что является способностью тела переводить другое в новое соединение, не претерпевая при этом никаких изменений. Чтобы сделать этот термин еще более понятным, мы можем заметить другой пример с льняными тряпками, которые можно подвергать воздействию воды в течение любого времени без опасения превращения в сахар; если, однако, к льняным тряпкам сначала добавить купоросное масло, а затем подвергнуть их перевариванию при надлежащей температуре с водой, то тряпки превращаются в сахар (автор видел образец, сделанный из «старой рубашки»); но, что любопытно, купоросное масло в этом процессе не меняется, и если начать процесс с фунтом кислоты, то такое же количество можно обнаружить в конце химического разложения льняных тряпок и их превращения в сахар.

Если смесь равных частей оксида марганца и хлората калия поместить в чистую флорентийскую колбу с пробкой и присоединенной оловянной или стеклянной трубкой, то при нагревании спиртовой лампой быстро выделяется большое количество кислорода. Такая реторта будет стоить около четырех пенсов, и если колба разобьется в процессе, ее легко заменить другой стоимостью в один пенни, так как одна и та же пробка и трубка обычно подходят к ряду таких дешевых стеклянных сосудов. Пробки всегда можно размягчить, используя специальный пресс для пробок или поместив их под кусок доски или плоскую поверхность и катая и прижимая пробку, пока она не станет вполне эластичной.

При установке последней в горлышко колбы, пожалуй, безопаснее держать тонкий и хрупкий сосуд в ткани, чтобы в случае, если колба разобьется, химический эксперимент не был прерван на много дней из-за сильных порезов и ран на пальцах. После того как пробка подогнана, ее нужно вынуть из колбы и просверлить сверлом для пробок. Этот полезный инструмент продается полными наборами для всех размеров стеклянных трубок, и после вставки олова или стекла колба и трубка будут готовы к использованию, при условии, что трубка изогнута под нужным углом. Это довольно легко проделать с оловом, но не так просто со стеклянной трубкой, которую нужно держать над пламенем спиртовой лампы до размягчения, а затем очень постепенно сгибать до нужного изгиба. Если нагреть короткий участок стеклянной трубки, он сгибается слишком резко, а выпуклость стекла сплющивается, в то время как внутренний диаметр трубки уменьшается, поэтому следует прогревать не менее трех дюймов длины, и тепло не должно удерживаться только в одном месте, а должно поддерживаться в направлении изгиба, при этом вся манипуляция проводится без какой-либо спешки. (Рис. 96.)

Fig. 96.

a. Пресс для пробок. b. Сверла для пробок. c. Операция сгибания стеклянной трубки над пламенем спиртовой лампы. d. Горлышко колбы с пробкой и трубкой, изогнутой и подогнанной, готовой к использованию.

Наполнив газометр кислородом, его можно вынуть из пневматической ванны, сдвинув на тарелку под поверхностью воды, и чтобы пробка случайно не вылетела из газометра под давлением газа, пока он немного сжат во время перемещения на тарелку, рекомендуется держать пробку газометра крепко, но осторожно, чтобы она не могла выскользнуть со своего места. Можно подготовить несколько газометров с кислородом и расставить их на тарелках, каждая из которых, конечно, должна содержать немного воды, достаточной, чтобы покрыть край газометра.

ЭКСПЕРИМЕНТЫ С КИСЛОРОДОМ.

Этот газ был первоначально открыт Пристли в августе 1774 года и впервые получен путем нагревания красного преципитата, то есть красного оксида ртути.

HgO = Hg + O.

Мы оставляем эти символы и цифры для расшифровки юному философу с помощью таблицы элементов и т. д. и возвращаемся к экспериментам.

Существуют определенные тонкие восковые свечи, похожие на вощеный шнур, называемые бужи, которые можно согнуть в любую форму, и они очень удобны для экспериментов с газами. Если одну из таких свечей согнуть, как на рис. 97, затем зажечь и дать погореть несколько минут, постепенно образуется длинный нагар, который остается в состоянии тления, когда пламя свечи задувают. При погружении ее в газометр с кислородом она мгновенно вспыхивает с некоторым подобием хлопка и горит с гораздо большей яркостью, как описал доктор Пристли в своем первом эксперименте с этим газом, и столь элегантно повторил профессор Бранд в своей утонченной диссертации о прогрессе химической науки.

Fig. 97.

«1 августа 1774 года — знаменательный день в анналах химической философии, ибо именно тогда доктор Пристли открыл дефлогистированный воздух. Некоторые, играя в лучах риторики, назвали это днем рождения пневматической химии; но это был еще более отмеченный и памятный период; именно тогда (если следовать метафоре) эта отрасль науки, прозябавшая в болезненном и немощном младенчестве в плохо управляемом питомнике ранних химиков, начала проявлять признаки улучшающегося телосложения и демонстрировать самые многообещающие и неожиданные признаки будущего значения. Первый эксперимент, который привел к очень удовлетворительному результату, был завершен следующим образом: стеклянный сосуд был наполнен ртутью и вставлен в чашу с той же жидкостью; затем был введен красный преципитат ртути, который плавал на ртути в сосуде; в этом положении к нему было применено тепло с помощью зажигательной линзы, и, используя собственные слова Пристли: «Я вскоре обнаружил, что воздух из него выделялся очень охотно. Получив примерно в три или четыре раза больше объема моих материалов, я впустил в него воду и обнаружил, что она не впитывается. Но что удивило меня больше, чем я могу выразить, так это то, что свеча горела в этом воздухе с удивительно сильным пламенем, очень похожим на то увеличенное пламя, с которым свеча горит в азотистом воздухе, подвергнутом воздействию железа или извести серы (то есть веселящем газе); но поскольку я не получил ничего подобного этому замечательному явлению ни от какого другого вида воздуха, кроме этой своеобразной модификации азотистого воздуха, и я не знал, что в приготовлении mercurius calcinatus использовалась азотная кислота, я был совершенно в недоумении, как это объяснить». (Рис. 98.)

Fig. 98.

a. Стеклянный сосуд, полный ртути, содержащий красный преципитат сверху и стоящий в чаше b, также содержащей ртуть. c. Зажигательная линза, концентрирующая солнечные лучи на красном преципитате, — это оригинальный эксперимент Пристли.

Второй эксперимент.

Термин «кислород» происходит от греческого (οζυς — кислота, и γενναω — я порождаю) и был первоначально дан этому элементу Лавуазье, который также претендовал на его открытие; и если эта честь ему отказана, то, безусловно, он заслужил равную научную славу своими мастерскими экспериментами, благодаря которым он обнаружил, что смесь сорока двух частей по объему азота с восемью частями по объему кислорода дает соединение, точно напоминающее нашу атмосферу. Название, данное кислороду, было основано на серии экспериментов, один из которых будет упомянут сейчас.

Fig. 99. a. Ложка для дефлаграции. b. Пробка. c. Цинковая, латунная или жестяная пластина. d d. Газометр.

Поместите немного серы в маленький медный ковшик, прикрепленный к проволоке, называемый ложкой для дефлаграции, пропущенный через круглый кусок цинковой или латунной пластины и пробку, так что последняя действует как регулирующее устройство для фиксации проволоки в любой требуемой точке. Горение серы, ранее слабое, теперь приобретает удивительную интенсивность, и генерируется своеобразный цветной свет, в то время как сера соединяется с кислородом и образует сернистый газ. Он производит, по сути, тот же газ, который образуется при сжигании обычной серной спички. Это соединение ценно как дезинфицирующее средство и является очень важным отбеливающим агентом, наиболее широко используемым при отбеливании соломы, применяемой в производстве соломенных шляп. Это кислый газ, как обнаружил Лавуазье, и это свойство можно обнаружить, налив немного настойки лакмуса на дно тарелки, в которой стоит газометр. Синий цвет лакмуса быстро меняется на красный, и можно подумать, что никаких дальнейших аргументов невозможно потребовать, чтобы доказать, что кислород был подкисляющим агентом, тем более что результат такой же и в следующей иллюстрации.

Третий эксперимент.

Отрежьте небольшой кусочек от обычной палочки фосфора под водой, позаботьтесь о том, чтобы правильно высушить его тканью, и после помещения его в ложку для дефлаграции снимите пробку с газометра, так как нет опасения, что кислород улетучится, поскольку он несколько тяжелее атмосферного воздуха; а затем, поместив ложку с фосфором в горлышко газометра, приложите нагретую проволоку и сразу же введите ложку в середину кислорода; через несколько секунд получается самый яркий свет, и газометр наполняется белым дымом; когда он оседает, будучи фосфорной кислотой и прекрасно растворимой в воде, можно применить тот же лакмусовый тест, когда он аналогичным образом меняется на красный. Полученная кислота является одним из важнейших компонентов костей.

Четвертый эксперимент.

Кусочек древесного угля, обвязанный проволокой, поджигается либо путем удержания его в пламени спиртовой лампы, либо путем прикрепления небольшого кусочка вощеного хлопка к нижней части и поджигания его; затем уголь можно вставить в бутыль с кислородом, когда происходят самые яркие сцинтилляции. После того как горение прекратилось и все остыло, можно также налить немного настойки лакмуса и взболтать, когда она также становится красной, доказывая в третий раз образование кислого тела, называемого угольной кислотой — кислоты, как и другие уже упомянутые, большой ценности, и той, которую природа использует в колоссальном масштабе как средство обеспечения растений и т. д. твердым углем. Угольная кислота, смертельный яд для животной жизни, при надлежащем разбавлении и в составе атмосферного воздуха является одним из основных питательных тел, необходимых растущим и здоровым растениям.

В трех экспериментах были получены кислые тела; можем ли мы строить догадки о результате следующего?

Пятый эксперимент.

В ложку для дефлаграции поместите кусочек калия, подожгите его, удерживая ложку в пламени спиртовой лампы, а затем быстро погрузите горящий металл в бутыль с кислородом. В ложке для дефлаграции на несколько секунд происходит яркое воспламенение, и в газометре почти нет дыма. Продукт на этот раз — твердое вещество, называемое поташом, и если его растворить в воде и отфильтровать, то он оказывается прозрачным и ярким, и теперь при добавлении небольшого количества настойки лакмуса к одной половине раствора он остается совершенно незатронутым и остается синим; но если к другой половине добавить небольшое количество настойки куркумы, она немедленно меняется с ярко-желтого раствора на красновато-коричневый, потому что куркума является одним из тестов на щелочь; и таким образом с помощью этого и других тестов устанавливается, что результат горения — не кислота, а щелочь. Эксперимент становится еще более удовлетворительным, если сжечь еще один кусочек калия в кислороде и растворить продукт в воде, и если добавить любую часть покрасневшей жидкости, полученной из сернистой, фосфорной и угольной кислот из предыдущих экспериментов, к отдельным порциям щелочного раствора, они все восстанавливаются до своего первоначального синего цвета, потому что кислота нейтрализуется щелочью; и эксперимент становится вполне убедительным благодаря восстановлению покрасневшей куркумы до ярко-желтого при добавлении раствора любой из трех уже названных кислот. Более того, кислота не обязательно должна содержать долю кислорода, так как существует многочисленный класс гидрацидов, в которых подкисляющим принципом является водород вместо кислорода, такие как соляная, йодистоводородная, бромистоводородная и плавиковая кислоты.

Шестой эксперимент.

Кусочек часовой пружины размягчается на одном конце путем удержания его в пламени спиртовой лампы и охлаждения. Затем вокруг размягченного конца обвязывается кусочек вощеного хлопка, и после поджигания он погружается в газометр, содержащий кислород; хлопок сначала сгорает, а затем тепло передается стали, которая постепенно загорается и, будучи однажды хорошо воспламененной, продолжает гореть с удивительной быстротой, образуя капли жидкого шлака, которые падают на дно тарелки, а также красноватый дым, который конденсируется на стенках газометра; ни шлак, упавший в тарелку, ни красноватое вещество, сконденсировавшееся на газометре, не повлияют ни на настойку лакмуса, ни на куркуму; они не являются ни кислотными, ни щелочными, а представляют собой нейтральные соединения железа, называемые сесквиоксидом железа (Fe2O3) и магнитным оксидом (Fe3O4 = FeO.Fe2O3).

Седьмой эксперимент.

Некоторое количество газообразного кислорода, содержащегося в мочевом пузыре, снабженном надлежащим соплом, можно выдавить на жидкий фосфор, содержащийся в чашке на дне стакана для пальцев, полного кипящей воды, когда происходит самое яркое горение, доказывающее, что до тех пор, пока соблюдается принцип, а именно: снабжение кислородом горючего вещества, оно будет гореть под водой, при условии, что оно нерастворимо и обладает замечательным сродством к кислороду, которое принадлежит фосфору. Эксперимент следует проводить с кипящей водой, чтобы поддерживать фосфор в жидком состоянии; и вполне неплохо подержать квадратный фут проволочной сетки над стаканом для пальцев во время проведения эксперимента. (Рис. 100.)

Fig. 100.

a. Мочевой пузырь, содержащий кислород, снабженный запорным краном и соплом, ведущим к b, b. Стакан для пальцев, содержащий кипящую воду. c. Чашка с расплавленным фосфором под водой. Газ выходит из мочевого пузыря при нажатии.

Восьмой эксперимент.

Кислород доступен из многих веществ, когда они смешиваются с горючими веществами, и отсюда блестящие эффекты, производимые сжиганием смеси селитры, мучного порошка, серы и железных или стальных опилок; металл горит с большой яркостью и выбрасывается из корпуса в виде красивейших искр, которые длинные и игольчатые со сталью и в форме миниатюрных розеток с железными опилками; именно кислород из селитры вызывает горение металла, другие ингредиенты только ускоряют тепло и скорость воспламенения блестящего железа, которое обычно называют «герб».

Девятый эксперимент.

Смесь нитрата калия, порошкообразного древесного угля, серы и нитрата стронция, забитая в прочный бумажный корпус длиной около двух дюймов и хорошо закрытая на конце лаком, будучи совершенно водонепроницаемой, может быть подожжена и будет продолжать гореть под водой, пока вся не сгорит; единственная предосторожность, необходимая для сжигания состава из корпуса, — это держать его отверстием вниз, и если эксперимент попробовать в глубоком стеклянном газометре, он имеет очень приятный эффект. (Рис. 101.)

Fig. 101.

a. Корпус красного огня, горящий вниз и прикрепленный медной проволокой к куску свинцовой трубки b, чтобы утопить его. c c. Газометр, содержащий воду.

Состав красного огня изготавливается путем смешивания нитрата стронция 40 частей по весу, цветов серы 13 частей, хлората калия 5 частей, сульфида сурьмы 4 частей. Эти ингредиенты должны быть сначала хорошо измельчены по отдельности, а затем тщательно смешаны на листе бумаги бумажным ножом. Они могут взорваться при растирании вместе в ступке из-за присутствия серы и хлората калия, и состав, если его хранить какое-то время, склонен к самовозгоранию.

Десятый эксперимент.

Некоторое количество цинка расплавляют в железном ковше и доводят до красного каления; если на поверхность бросить немного сухой селитры и осторожно перемешать с металлом, он загорается с образованием интенсивного белого света, в то время как большие количества белых хлопьев поднимаются, а затем опускаются при охлаждении, являясь оксидом цинка, называемым алхимиками «Философской шерстью» (ZnO). В этом эксперименте кислород из селитры осуществляет окисление металла цинка.

Одиннадцатый эксперимент.

Смесь четырех фунтов селитры с двумя фунтами серы и полутора фунтами ламповой сажи дает самый красивый и любопытный огонь, постоянно выбрасываемый в воздух в виде искр, имеющих форму колесика шпоры, и такой, который можно сжигать с полной безопасностью в комнате, так как искры сгорают так быстро, вследствие мелкодисперсного состояния угля, что их можно принимать на носовой платок или руку, не обжигая их. Трудность заключается в осуществлении полного смешивания угля. Два других ингредиента должны быть сначала тщательно измельчены по отдельности и снова растерты при смешивании, и, наконец, уголь должен быть тщательно втерт, пока вся смесь не приобретет однородный оттенок серого и очень близкий к черному, и по мере продвижения смеси порции должны быть набиты в бумажный корпус и подожжены; если звезды или гвоздики выходят гроздьями и хорошо распространяются без других и более тусклых искр, это признак того, что все хорошо смешано; но если искры сопровождаются шлаком и выбрасываются вяло, и им требуется некоторое время, чтобы сгореть, смешивание и растирание в ступке должны быть продолжены; и даже это не должно быть доведено до крайности, иначе искры будут слишком маленькими. Примечание: если бы ламповая сажа была нагрета докрасна в закрытом сосуде, она, вероятно, подошла бы лучше при охлаждении и измельчении.

Двенадцатый эксперимент.

В высокий газометр с широким горлышком через жестяную воронку пропустите немного раскаленной ламповой сажи, когда получается самый яркий пламяподобный огонь, показывающий, что мелкодисперсного угля с чистым кислородом было бы достаточно для обеспечения света; но так как атмосфера состоит из кислорода, разбавленного азотом, соединения угля с водородом являются подходящими телами для сжигания, чтобы производить искусственный свет.

Тринадцатый эксперимент. Свет Бьюда.

Этот красивый свет получается путем пропускания постоянного тока газообразного кислорода (выходящего под очень низким давлением) через центральную трубку масляной лампы Арганда и вверх по ней, которая должна быть снабжена сильно карбонизированным маслом и очень толстым фитилем, так как кислород имеет тенденцию сжигать хлопок, если масло не подается хорошо и не допускается перелив через фитиль, как это происходит в лампах маяков. Обычно используется лучшее китовое масло, хотя стоило бы проверить ценность «Бельмонтинового масла» Прайса для той же цели. (Рис. 102.)

Fig. 102.

a. Резервуар для масла. b. Гибкая трубка, подающая кислород в центр лампы Арганда.

Четырнадцатый эксперимент. Красный свет.

Тщательно очистите масло из аппарата света Бьюда; или, что лучше, имейте две лампы, одну для масла, а другую для спирта; наполните аппарат раствором нитрата стронция и хлорида кальция в винном спирте и дайте ему гореть от хлопка так же, как масло, и снабдите его газообразным кислородом.

Пятнадцатый эксперимент. Зеленый свет.

Растворите борную кислоту и нитрат бария в винном спирте и снабдите лампу Бьюда этим раствором.

Шестнадцатый эксперимент. Желтый свет.

Растворите поваренную соль в винном спирте и сожгите ее, как уже описано в аппарате света Бьюда.

Семнадцатый эксперимент. Окси-кальциевый свет.

Этот очень удобный свет получается простым способом, либо путем использования струи кислорода в качестве паяльной трубки для направления пламени спиртовой лампы на шарик извести; либо используется обычный светильный газ вместо спиртовой лампы, также направляемый на шарик извести. По этому плану одного мешка, содержащего кислород, достаточно для производства яркого света, однако не равного окси-водородному свету, который будет объяснен в статье о водороде. (Рис. 103.)

Fig. 103.

№ 1. a. Кислородная струя. b. Шарик извести, подвешенный на проволоке. c. Спиртовая лампа. № 2. d. Кислородная струя. e. Газ (струя, соединенная с газовой трубой сзади гибкой трубкой), направленная на шарик извести, f.

Восемнадцатый эксперимент.

Чтобы показать вес газообразного кислорода и то, что он тяжелее воздуха, пробки из двух бутылей, содержащих его, можно вынуть, одну бутыль можно оставить открытой на некоторое время, а затем проверить зажженной свечой, когда она все еще будет указывать на присутствие газа, в то время как другую можно внезапно перевернуть над маленькой чашкой, в которой может гореть немного эфира, смешанного с несколькими каплями скипидара, — пламя горит с гораздо большей яркостью в момент, когда кислород вступает с ним в контакт.

Девятнадцатый эксперимент.

Теория воздействия кислорода на систему при вдыхании заключалась бы в увеличении работы дыхательных органов; и утверждается, что после вдыхания галлона или около того этого газа пульс повышается на сорок или пятьдесят ударов в минуту: газ легко вдыхается из большого индийского резинового мешка через янтарный мундштук; он, конечно, должен быть совершенно чистым, и если он сделан из смеси хлората калия и оксида марганца, его следует очистить путем пропускания через известь и воду или известковое молоко.

Двадцатый эксперимент.

Существуют определенные красящие вещества, которые ослабляются или разрушаются под действием света и других причин, которые лишают их газообразного кислорода или дезоксидируют их. Слабая настойка лакмуса, если ее долго хранить, часто становится бесцветной, но если эту бесцветную жидкость взболтать в бутыли с газообразным кислородом, она постепенно восстанавливается; и если лакмус, куркума, индиго, орчил или марена, бумага или определенные ленты, окрашенные теми же красящими веществами, выцвели, их можно частично восстановить путем увлажнения и помещения в бутыль с газообразным кислородом. Эффект кислорода заключается в обращении процесса дезоксидации и придании кислорода красящим веществам. С помощью особого процесса индиго можно получить совершенно белым и снова восстановить до его обычного синего цвета либо путем воздействия воздуха, либо путем пропускания потока кислорода через него.

Двадцать первый эксперимент.

Господа Мэтисон из Торрингтон-стрит, Рассел-сквер, готовят в форме проволоки некоторые из редчайших металлов, такие как магний, литий и т. д. Проволока из металла магния великолепно горит в газообразном кислороде и образует щелочноземельную магнезию. Металл литий, к которому относится такая очень низкая соединительная пропорция, а именно 6,5, также может быть получен в состоянии проволоки и горит в газообразном кислороде с интенсивным белым светом в щелочную литию, которая, растворенная в спирте с небольшим количеством уксусной кислоты и сожженная, дает красное пламя, создавая любопытный контраст между эффектами цвета, производимыми металлическим и окисленным состоянием лития.

АЛЛОТРОПНОЕ СОСТОЯНИЕ ГАЗООБРАЗНОГО КИСЛОРОДА.

Термин «аллотропия» (от αλλοτροπος — иной природы) был впервые использован известным химиком Берцелиусом. Диморфизм, или разнообразие в кристаллической форме, является, следовательно, частным случаем аллотропии и наиболее забавно иллюстрируется йодидом ртути (HgI), который изготавливается либо путем растирания вместе равных соединительных пропорций ртути и йода (оба из которых можно найти в Таблице элементов, стр. 86), либо путем тщательного осаждения раствора сулемы (хлорида ртути (HgCl)) раствором йодида калия, причем последнего добавляется ровно столько, сколько нужно, и не более, чтобы осадить металл, иначе йодид ртути снова растворяется избытком осадителя. Сначала он грязно-желтый, а затем постепенно меняется при перемешивании на алый; если собрать его на фильтре, промыть и осушить, он становится красивого алого цвета, и когда немного этого вещества растирают по листу бумаги, становится заметен ярко-алый цвет, который можно быстро изменить на лимонно-желтый путем нагревания бумаги над пламенем спиртовой лампы; и йодид ртути снова возвращается к алому цвету путем растирания желтых кристаллов пальцами. Этот эксперимент можно повторять снова и снова с одинаковыми результатами. Если часть алого йодида ртути возгоняется с одного кусочка стекла на другой, он образует кристаллы, производные от прямого ромбического призмы; когда их царапают булавкой, они снова меняются на алое состояние, причем последнее при кристаллизации имеет форму октаэдра с квадратным основанием.

Можно упомянуть и другие случаи диморфизма, а именно: с серой, карбонатом кальция и свинцом, и многими другими, в то время как аллотропия любопытно иллюстрируется в различных состояниях древесного угля, который в более многочисленных примерах черный и непрозрачный, а в другом случае прозрачный, как вода. Ламповая сажа мягкая, но алмаз — самое твердое природное вещество. Об аллотропном состоянии серы уже упоминалось; фосфор, опять же, существует в трех модификациях: 1-я, обычный фосфор, который светится в темноте и испускает белый дым. 2-я, белый фосфор. 3-я, красный или аморфный фосфор, который не светится и не испускает белый дым при воздействии воздуха и настолько изменен в своих свойствах, что его можно безопасно носить в кармане.

Таким образом, было предложено достаточно доказательств, чтобы показать, что аллотропное свойство не ограничивается одним элементом или соединением, а обнаруживается во многих телах, и ни в одном из них больше, чем в аллотропном состоянии элемента кислорода, называемом

ОЗОНОМ.

Греческий язык был снова выбран первооткрывателем, Шёнбейном из Базеля, для названия этой любопытной модификации кислорода, и он так назван от οξειν — пахнуть. Название сразу же предполагает заметную разницу между озоном и кислородом, потому что последний совершенно лишен запаха, в то время как первый имеет тот своеобразный запах, который называют электрическим, и он различим всякий раз, когда работает электрическая машина, или если лейденская банка заряжается мощной катушкой Румкорфа или Хердера; он также заметен, когда вода разлагается током электричества и расщепляется на свои элементы, кислород и водород. При высокой концентрации он пахнет хлором; и автор помнит, как видел первые эксперименты Шёнбейна в Англии, в лаборатории мистера Купера на Блэкфрайарс-роуд. Озон готовится путем взятия чистой пустой бутыли и наливания в нее очень небольшого количества дистиллированной воды, в которую вводится кусочек чистого соскобленного фосфора, так чтобы около половины его диаметра подвергалось воздействию воздуха в бутыли, в то время как другая часть находится в контакте с водой. (Рис. 104.)

В целях предосторожности бутыль может стоять в тазу или суповой тарелке, чтобы, если фосфор загорится, его можно было мгновенно потушить, налив в бутыль холодную воду, и если она треснет и разобьется, фосфор попадет в тарелку.

Fig. 104.

a. Квартовая бутыль с неплотно вставленной пробкой. b. Палочка чистого фосфора. c. Уровень воды ровно до половины толщины фосфора. d d. Суповая тарелка.

Когда озон образован, фосфор можно вынуть, а дым фосфористой кислоты смыть путем взбалтывания бутыли; он различим по запаху, а также по своему действию на тестовую бумагу, приготовленную путем окрашивания крахмалом, содержащим йодид калия, на бумаге Bath post; когда ее помещают в бутыль, содержащую озон, она меняет цвет теста на синий, или, скорее, на пурпурно-синий.

Озон — самое энергичное тело и мощный отбеливающий агент; если к главному проводнику электрической машины прикрепить острие, а наэлектризованный воздух принять в бутыль, то обнаружится, что он пахнет и обладает способностью отбеливать очень разбавленный раствор индиго. Озон — это не просто плод воображения, так как его можно не только получать определенными методами, но и разрушать красным калением. Если подготовить острие с петлей из платиновой проволоки, и последнюю после соединения с гальванической батареей раскалить докрасна, а все устройство поместить на изолирующий табурет и соединить с главным проводником электрической машины, то обнаружится, что наэлектризованный воздух больше не пахнет, озон разрушен; с другой стороны, если гальваническую батарею отсоединить, а наэлектризованному воздуху снова позволить проходить от холодной платиновой проволоки, запах снова становится заметным, воздух будет отбеливать, и если его направить сразу на тест йодистого крахмала, он меняет его описанным образом. (Рис. 105.)

Fig. 105.

v. Маленькая гальваническая батарея, стоящая на табурете со стеклянными ножками s s, способная нагревать тонкий отрезок платиновой проволоки длиной около двух дюймов, изогнутый для образования острия между проводящими проводами w w. — Примечание: гальванический ток можно отключить по желанию, чтобы охладить проволоку при необходимости. a — главный проводник обычной цилиндрической электрической машины. b — проволока, передающая фрикционное электричество к проводящим проводам гальванической батареи, где острие p, будучи самым острым острием в устройстве, доставляет наэлектризованный и озонированный воздух.

Озон нерастворим в воде и окисляет серебро и листовой свинец, мелко измельченный мышьяк и сурьму; он является ядом при вдыхании в концентрированном состоянии, в то время как в разбавленном виде и генерируемый естественными процессами, он является благотворным и прекрасным средством против тех многочисленных запахов, возникающих от разложения животных и растительных веществ, которые могут вызвать болезнь или смерть: озон, следовательно, является мощным дезинфицирующим средством. Тест на озон делается путем кипячения вместе десяти частей по весу крахмала, одной части йодида калия и двухсот частей воды; его можно либо нанести на бумагу Bath post и использовать сразу, либо пропитать тестом промокательную бумагу и высушить, а когда потребуется для использования, ее нужно увлажнить, либо до, либо после тестирования на озон, так как она остается бесцветной в сухом виде, но становится синей после смачивания водой.

Бумага, приготовленная с сульфатом марганца, является отличным тестом на озон и быстро меняет цвет на коричневый из-за окисления протосоли марганца и ее превращения в диоксид металла.

Озон также готовится путем наливания небольшого количества серного эфира в квартовую бутыль, а затем, после нагревания стеклянной палочки в пламени спиртовой лампы, ее можно погрузить в бутыль, и через несколько минут пребывания там озон можно обнаружить обычными тестами.

АЗОТ, ИЛИ АЗОТ.

Νιτρον — селитра; γενναω — я образую; α — лишительный; ζωη — жизнь. Символ N; соединительная пропорция 14. Также назывался Пристли флогистированным воздухом.

В 1772 году доктор Резерфорд, профессор ботаники Эдинбургского университета, опубликовал диссертацию на латыни о фиксированном воздухе, в которой говорит: «Дыханием животных здоровый воздух не только делается мефитическим (то есть заряженным углекислым газом), но и претерпевает другое изменение. Ибо после того, как мефитическая часть поглощается едким щелочным щелоком, оставшаяся часть не становится здоровой; и хотя она не вызывает осадка в известковой воде, она тем не менее гасит пламя и уничтожает жизнь». Таков отчет доктора об открытии азота, который можно отделить от кислорода в воздухе очень простым способом. Атмосфера — это великая кладовая азота, и четыре пятых ее колоссального объема состоят из этого элемента.

Состав атмосферного воздуха.

Bulk.Weight. Oxygen 20 22.3 Nitrogen 80 77.7 -------- 100100.

Обычный способ получения газообразного азота заключается в извлечении или удалении кислорода из определенного объема атмосферного воздуха; единственный момент, на который следует обратить внимание, — это выбор вещества, которое будет продолжать гореть до тех пор, пока остается хоть немного кислорода. Так, если поместить зажженную лучину в бутыль с воздухом, она будет гореть лишь некоторое время, постепенно погаснет и в конце концов потухнет; это происходит не потому, что весь кислород удален или изменен, поскольку после того, как лучина погасла, в сосуд можно поместить горящую серу, и она будет продолжать гореть в течение ограниченного времени; и даже после того, как эти два горючих вещества, так сказать, насытились кислородом, его остается еще немного, и этот остаток поглощается горящим фосфором, чья жадность к кислороду утоляется лишь тогда, когда он забирает его целиком. Именно по этой причине фосфор используется для удаления кислорода, а также потому, что продукт реакции (фосфорная кислота) полностью растворим в воде, благодаря чему кислород сначала связывается, а затем вымывается из заданного объема воздуха, оставляя азот.

Первый опыт.

Для получения газообразного азота достаточно поместить немного сухого фосфора в чашку из берлинского фарфора, стоящую на винном бокале, и поставить их в суповую тарелку с водой. Фосфор поджигают горячей проволокой, а затем осторожно накрывают газометром или цилиндрическим сосудом так, чтобы край сосуда был погружен в воду в суповой тарелке. Сначала происходит расширение вследствие нагревания, но этот эффект вскоре сменяется обратным, так как кислород при соединении с фосфором превращается в твердое вещество, образуя белый дым, который постепенно исчезает. (Рис. 106.)

Fig. 106.

a. Цилиндрический стеклянный сосуд, открытый с одного конца и перевернутый над b, винным бокалом, поддерживающим c, чашку с горящим фосфором; вся установка стоит в суповой тарелке d d, содержащей воду.

Предположим, что два грана фосфора были помещены в платиновую трубку и через нее пропустили ровно столько атмосферного воздуха, сколько необходимо для превращения всего фосфора в фосфорную кислоту; вес фосфора увеличился бы до 4½ гранов за счет добавления 2½ гранов кислорода; теперь, один кубический дюйм кислорода весит 0,3419 грана, или около 1/3 грана, следовательно, исчезает 7,3 кубических дюйма кислорода, которые весят максимально близко к 2½ гранам, так что, поскольку 36,5 кубических дюймов воздуха содержат 7,3 кубических дюйма кислорода, именно такое количество воздуха должно было пройти над 2 гранами фосфора, чтобы превратить его в 4½ грана фосфорной кислоты.

Для особо точных целей азот лучше всего получать путем пропускания воздуха над мелкораздробленной металлической медью, нагретой докрасна; этот металл поглощает весь кислород и оставляет азот. Мелкораздробленную медь получают путем пропускания газообразного водорода над чистым черным оксидом меди.

Второй опыт.

Fig. 107.

a. Стеклянный сосуд с кожаным воротником, через который проходит штемпель c. b b. Трубка, содержащая мелкораздробленный свинец, часть которого выпадает, воспламеняется и удерживается небольшим лотком прямо под ней; лоток является частью железного штатива d d с опорами, поддерживающими концы стеклянной трубки; вся установка стоит в чаше с водой e e.

Очень поучительный опыт проводится путем нагревания значительного количества тартрата свинца в герметично запаянной стеклянной трубке, которая, будучи помещенной на железную опору, накрывается колпаком с подвижным стержнем и штемпелем; вся установка располагается в тарелке с водой. Когда штемпель надавливает на стекло, оно разбивается (Рис. 107), и воздух постепенно проникает к мелкораздробленному свинцу, после чего происходит воспламенение и поглощение кислорода, что подтверждается подъемом уровня воды в сосуде. По тому же принципу, если наполнить бутыль на одну треть жидкой амальгамой свинца и ртути, а затем закупорить ее и встряхивать в течение двух часов или более, мелкораздробленный свинец поглотит кислород, оставив чистый азот. Или если смесь равных весов серы и железных опилок превратить в пасту с водой в тонкой железной чашке, а затем подогреть и поместить под газометр, полный воздуха, стоящий на полке пневматической ванны или в чаше с водой, то вода постепенно поднимется в сосуде примерно через сорок восемь часов вследствие поглощения газообразного кислорода.

Третий опыт.

Азот лишен цвета, вкуса, запаха, щелочных или кислотных свойств; и, как мы вскоре заметим, он образует кислоту при химическом соединении с кислородом и щелочь при соединении с водородом. Зажженная лучина, погруженная в этот газ, немедленно гаснет, в то время как его удельный вес, который меньше удельного веса кислорода или воздуха, доказывается правилом пропорций.

Weight of 100 cubic inches of air at 60° Fahr., bar. 29.92 in. Unity. Weight of 100 cubic inches of nitrogen at 60° Fahr., bar. 29.92 in. Specific gravity of nitrogen.

30.829: 1 :: 29.952 : 971

Его легкость можно очень наглядно продемонстрировать простым опытом. Возьмите два газометра одинакового размера и, наполнив один кислородом, а другой азотом, сдвиньте стеклянные пластины под дно сосудов и переверните тот, что с кислородом, поместив горлышко в подставку, образованную открытым сверху ящиком; затем поставьте сосуд с азотом над горлышком первого, осторожно убирая стеклянные пластины; если стол устойчив, верхний газометр будет прекрасно стоять на нижнем. Затем (предварительно зажегши лучину так, чтобы у нее был длинный нагар) снимите пробку с сосуда с азотом и вставьте зажженную лучину, которая немедленно погаснет, а затем так же быстро загорится вновь, если опустить ее в нижний сосуд с кислородом. Этот опыт можно повторять несколько раз, и он является хорошей иллюстрацией относительных удельных весов двух газов, а также важности закона всеобщей диффузии, уже объясненного на стр. 6, согласно которому эти газы смешиваются, а не соединяются друг с другом, и атмосфера остается в одном единообразном состоянии состава, несмотря на изменения, происходящие на поверхности земли. Если не учитывать водяной пар, всегда присутствующий в атмосфере в переменных количествах, то десять тысяч объемов сухого воздуха содержат, согласно Грэму:

Nitrogen7912 Oxygen2080 Carbonic acid4 Carburetted hydrogen (CH2)4 Ammoniaa trace —————— 10,000

Fig. 108.

a. Газометр, содержащий азот n, стоящий на b, другом сосуде, полном кислорода o. Лучина c гаснет в n и загорается вновь в o. d d. Подставка, поддерживающая сосуды.

Четвертый опыт.

Именно элегантный, образованный, но злополучный Лавуазье открыл путем экспериментов с ртутью и воздухом сложную природу атмосферы; и именно этот химик дал азоту название «азот» (azote); однако следует помнить, что из того, что газ гасит пламя, не обязательно следует, что он является ядом. Азот гасит пламя, но мы вдыхаем огромное количество воздуха без каких-либо вредных последствий от азота, который он содержит; с другой стороны, многие газы, гасящие пламя, являются специфическими ядами, такие как углекислый газ, оксид углерода, циан и т. д.

Опыт Лавуазье можно повторить, пропустив в мерный сосуд, градуированный на пять равных объемов, четыре меры азота и одну меру кислорода; затем следует сдвинуть стеклянную пластину на горлышко сосуда, и его можно осторожно переворачивать некоторое время, чтобы смешать два газа, и когда смесь проверяется зажженной лучиной, обнаруживается, что она не увеличивает и не уменьшает осветительную способность, и лучина горит так же, как в атмосферном воздухе. (Рис. 109.)

Fig. 109.

a. Газометр, разделенный на пять равных частей. b B. Секция пневматической ванны, показывающая переливание газа из одного сосуда в другой. Газ переходит из c в a через воду.

ВОДОРОД.

Водород (υδωρ, вода; γενναω, я порождаю), так названный Лавуазье — называемый другими химиками горючим воздухом и флогистоном. Символ H; соединительная способность 1. Самая легкая из известных форм материи.

Каждые 100 частей воды по весу содержат 11 частей газообразного водорода; и поскольку количество воды на поверхности земли составляет не менее двух третей всей площади, источник этого газа, как и кислорода или азота, неисчерпаем. Ван Гельмонт, Мэйо и Хейлс показали, что можно получить определенные горючие и своеобразные газы, но именно строго философскому уму Кавендиша было суждено определить природу элементов, содержащихся в горючих газах старых химиков и придающих им специфические свойства. Воздействуя разбавленными кислотами на железо, цинк и олово, Кавендиш выделил горючий упругий газ; он открыл почти все свойства, которые мы рассмотрим в последующих опытах, и, в частности, продемонстрировал состав воды в своей статье, прочитанной в Королевском обществе в 1784 году.

Первый опыт.

Водород готовится очень простым способом: в бутыль помещают немного цинковых стружек, к которой прикреплена пробка и оловянная или изогнутая стеклянная трубка, и на металл наливают немного разбавленной серной или соляной кислоты. Происходит вскипание и бурление, и газ выделяется в больших количествах, при этом вода разлагается; кислород переходит к цинку и образует оксид цинка, а тот, соединяясь с серной кислотой, образует сульфат цинка, который можно получить после выхода водорода путем выпаривания и кристаллизации. (Рис. 110.)

Zn + HO.SO3 = ZnO.SO3 + H; или Zn + HCl = ZnCl + H.

Почти во всех процессах, используемых для получения газообразного водорода, обычно применяется металл, и этот факт навел на мысль, что водород, возможно, является металлом, хотя это самая легкая из известных форм материи; и во всех последующих опытах будет видно, что металлическое вещество будет использоваться для того, чтобы забрать кислород и вытеснить водород.

Fig. 110.

a. Бутыль, содержащая цинковые стружки и воду, снабженная крышкой и двумя трубками; одна из них, отмеченная b, содержит воронку и подает серную кислоту к цинку и воде, в то время как газ выходит через трубку c.

Всякий раз, когда готовится водород, ему следует дать выходить из генерирующего сосуда в течение нескольких минут, прежде чем подносить пламя, чтобы атмосферный воздух был вытеснен. Самые серьезные несчастные случаи происходили из-за неосторожности в этом отношении, так как смесь водорода и воздуха взрывоопасна, и тем более опасна, когда она воспламеняется в закрытой стеклянной бутыли.

Второй опыт.

Если кусочек калия поместить в небольшую клетку из грубой проволочной сетки, прикрепленную к стержню, и опустить под небольшой сосуд, полный воды, стоящий на полке пневматической ванны, то с большой скоростью образуется газообразный водород, который собирается в газометр. Кусочек калия, будучи окруженным водой, остается холодным, в то время как водород, выходящий под водой, конечно, не сгорает, как это происходит всякий раз, когда металл бросают на поверхность воды.

Третий опыт.

Поперек небольшой железной настольной печи помещается около восемнадцати дюймов дюймовой газовой трубы, содержащей железные опилки, причем вся конструкция раскалена докрасна; к одному концу прикреплена труба, подающая пар из котла, колбы или реторты, в то время как другая труба прикреплена к противоположному концу и ведет к пневматической ванне. Как только пар проходит над раскаленными железными опилками, он лишается кислорода, который остается с железом, образуя ржавчину или оксид железа, в то время как водород, называемый в этом случае «водяным газом», выходит с большой скоростью. Когда пар пропускают над раскаленным углем, водород также образуется вместе с оксидом углерода, и это, по сути, обычный процесс производства «водяного газа», который после очистки насыщается некоторым летучим углеводородом и сжигается. На первый взгляд такой способ производства газа показался бы чрезвычайно выгодным, и, несмотря на многочисленные неудачи, открытие (так называемое) «водяного газа» воспроизводится как своего рода хроническое чудо; но опыт и практика ясно показали, что «водяной газ» — это заблуждение, и пока мы можем получать уголь, не стоит идти окольными путями: сначала сжигать уголь для производства пара; во-вторых, сжигать уголь для нагревания древесного угля, над которым пропускается пар для превращения в газ, который затем нужно очистить и насытить дешевым углеводородом, полученным из угля или минеральной нафты; в то время как обычный светильный газ получается сразу путем нагревания угля в железных ретортах. (Рис. 111.)

Таким образом, с помощью металлов цинка, олова, калия, раскаленного железа (и мы могли бы добавить несколько других) кислород воды удаляется, а газообразный водород высвобождается.

Fig. 111.

a. Колба, содержащая воду и производящая пар, который проходит в железную трубку b b, содержащую железные опилки, нагретые докрасна в угольной печи c. Водород проходит в сосуд d, стоящий на полке пневматической ванны.

Четвертый опыт.

Если бутыли с газообразным водородом приготовлены всеми описанными способами, они будут проявлять одинаковые свойства при проверке в аналогичных обстоятельствах. Зажженная лучина, поднесенная к горлышкам бутылей с водородом, которые должны быть перевернуты, заставляет газ загореться с небольшим шумом вследствие смеси воздуха и водорода, которая неизменно происходит при снятии пробки; при погружении зажженной лучины в основную массу газа она гаснет, показывая, что водород обладает свойством, противоположным кислороду, а именно: он загорается, но не поддерживает горение. Если держать бутыли с водородом в вертикальном положении, то при снятии пробки газ выходит с большой скоростью, и его место занимает атмосферный воздух, настолько, что к моменту поднесения зажженной лучины, вместо того чтобы гореть спокойно, газ часто удивляет оператора громким хлопком. Это внезапное воздействие на нервы можно предотвратить, всегда проводя опыты с перевернутыми бутылями. (Рис. 112.)