Занимательная химия: читать начало книги онлайн

Филологический курьез. В технике применяется еще один газ с содержанием до 25 % голубого газа, то есть окиси углерода, и называется он блаугаз. По-немецки слово blau значит синий. Но правильное его название: газ инженера Блау, по фамилии лица, предложившего его применение, а не «синий газ». Таким газом, между прочим, питаются моторы дирижабля «Цеппелин-127».

Что касается водяного газа, то физик и химик назовут водяным газом, то есть водой в газообразном состоянии, водяной пар, перегретый до такой температуры (свыше 1000°), при которой его никаким давлением нельзя сгустить в жидкость.

В технике же называют «водяным газом» горячую смесь окиси углерода с водородом, получающуюся при разложении раскаленным углем воды, пульверизируемой на его поверхность в виде пыли или пускаемой в виде струи пара. Уголь при этом соединяется с кислородом воды в окись углерода, а водород освобождается. В избытке воздуха такая смесь газов сгорает, причем окись углерода обращается в неспособный к дальнейшему горению угольный ангидрид, а водород – обратно в воду.

Сказанное попутно объясняет нам, почему в кузницах, чтобы усилить жар, брызжут в уголь воду и отчего гашение большого пожара тонкими струйками воды из ручных пожарных насосов не только не гасит, но и усиливает пламя.

Газы дыхания и горения

Один английский химик сказал, что поэт, впервые уподобивший жизнь горению свечи, был ближе к истине, чем сам это думал. Зажжем свечу. Коснемся ее пламени холодным утюгом. На нем, как и при прикосновении к пламени водорода, мы заметим капли воды, но, кроме того, еще и сажу.

Поставим огарок свечи в высокий стеклянный цилиндр (хотя бы в банку из-под варенья). Погорев некоторое время, свеча погаснет. Вольем в сосуд известковой воды – вода помутнеет.

Подышим на холодное стекло – оно «запотеет», покроется мелкими каплями воды. Будем дышать через налитую в стакан прозрачную известковую воду, опустив в нее один конец стеклянной трубки, а другой держа во рту (рис. 23). Вдыхайте при этом воздух носом и, задержав его в легких секунд на пять, выдыхайте ртом через трубочку: вода опять-таки помутнеет.

Помутнение в обоих случаях зависит от одной и той же причины: от наличия соединения углерода с кислородом. Это угольный газ, или, более научно, – угольный ангидрид. С водой он дает слабую угольную кислоту, но зачастую даже в учебниках химии и самый газ называют углекислым газом, а то и прямо углекислотой.

Рис. 23. Мы выдыхаем угольный газ

Следовательно, как при горении, так и при дыхании выделяются одни и те же продукты: вода и угольный ангидрид.

Если бы мы в первом опыте, с которого начались наши беседы, вместо магния взяли ядовитый фосфор[17], то опыт показал бы нам, что только пятая часть воздуха – кислород, в нем растворенный – поддерживает горение. Если бы мы имели жестокость поместить под стеклянный колокол, погруженный краями в воду, какую-нибудь живую тварь, она бы задохнулась раньше, чем вода поднялась бы в колоколе.

Почему же?

Потому что фосфор, жадно соединяющийся с кислородом, перестанет гореть только тогда, когда сожжет весь кислород (то есть израсходует его на сожжение), а живое существо умрет уже при недостатке последнего.

Должен оговориться: не всякое живое существо. Есть бактерии, дышащие серой; есть живые существа, для которых кислород – яд.

Кислород был впервые получен в чистом виде знаменитым английским ученым Пристлеем в 1774 году.

Имя Пристлея надо присоединить к списку тех многих ученых, которых преследовали попы и контрреволюционеры. Он не скрывал ни своих свободных взглядов на догматы церковников, ни революционных симпатий. И вот, когда он с друзьями праздновал годовщину взятия Бастилии, натравленные попами черносотенцы напали на его дом, разгромили лабораторию, сожгли его рукописи. Спасая свою жизнь, Пристлей бежал, а впоследствии эмигрировал в Америку.

Такое преследование научной мысли происходит и в наше «просвещенное время». На наших глазах в фашистской Германии идет озверелое гонение на ученых и сжигаются, как в Средние века, на площадях труды гениальных мыслителей.

Сотни ученых вынуждены были бежать из Германии, в том числе и Габер, открывший способ использования азота воздуха для синтеза аммиака и оказавший этим колоссальные услуги Германии во время мировой войны.

Реакции экзо- и эндотермические

При взрыве водорода с кислородом образуется вода и освобождается энергия. Чтобы разложить воду на водород и кислород, надо, наоборот, затратить энергию. Реакции, сопровождающиеся выделением энергии, называются экзотермическими, реакции, требующие притока энергии извне, называются эндотермическими.

Если вещества соединяются с выделением энергии, то на разложение на них полученного соединения надо затратить такое же количество энергии, какое выделилось, когда они соединялись. И обратно – если вещества соединяются, поглощая энергию, то при разложении они столько же ее выделяют.

Отсюда важный практический вывод: многие реакции в общежитии и технике проделываются не для получения новых видов веществ, а для использования энергии, выделяющейся при реакциях.

Печи топят, сжигая горючее, не для того, чтобы превратить входящий в его состав углерод в угольный ангидрид, а водород в пары воды, а для того, чтобы использовать тепло, возникающее вследствие этих реакций.

В гальванических элементах цинк растворяют в кислоте не для получения цинковой соли, а для использования возникающего при этой реакции электрического тока.

Химические процессы в технике используют, значит, не только для производства тех или иных веществ, но и для получения света (зажигание спички, горение свечи и керосиновой лампы), тепла (сожжение топлива в печах), механической энергии (взрывы смеси газов в двигателях внутреннего горения), электричества (в гальванических элементах и аккумуляторах) и т. д.

Газ, в котором горит железо

Если бы воздух не содержал азота, а целиком состоял из кислорода, жизнь организмов развилась бы, конечно, приспособившись к дыханию чистым кислородом. Одним был бы опасен такой состав атмосферы: горючестью в ней большинства окружающих нас предметов.

Страшны и сейчас пожары в деревнях и городах с преобладанием деревянных строений, но во много раз больше была бы опасность, если бы воздух не состоял на ⁴/₅ из азота, не поддерживающего горения. В нем тогда горели бы не только уголь и дерево, но и большинство металлов. Сгорели бы легко не одни деревянные избы и дома, но и железные мосты, и рельсы, и гигантские морские суда.

[17] Фосфор известен в двух видах: желтый – огнеопасен, светится в темноте и весьма ядовит. Из него нагреванием без доступа воздуха получают безопасный красный фосфор. Химический парадокс: являясь сильным ядом в чистом виде, фосфор в его соединениях – необходимая составная часть нашей пищи. Выделив из человеческого организма весь находящийся в нем фосфор в виде желтого фосфора, можно отравить им смертельно 250 тыс. человек.