Профессор сбежал с кафедры и нетерпеливо окликнул Лешо. Шаркая истоптанными башмаками, препаратор внёс прибор.
– Химия любит простоту, – продолжал Тенар. – Запомните это, господа. Здесь только два стеклянных сосуда: внешний и внутренний. Между ними – снег. Новое вещество любит холод. Его право… Во внутренний сосуд налита разбавленная серная кислота. Сейчас она почти такая же холодная, как снег. Что произойдет, если я брошу в кислоту щепотку этого жёлтого порошка – окиси бария?..
– Вы правы, Марсель. Серная кислота и окись
бария дадут обычную воду и белый осадок – сернокислый барий. Это всем известно. Однако внимание! Мы приближаемся к неизвестным берегам, и пусть кто-нибудь заберётся на мачту, чтобы кричать: «Земля!» Итак, я бросаю в кислоту не окись, а перекись бария – вещество, которое получается при сжигании бария в избытке кислорода.
В аудитории было тихо. Тяжело дышал простуженный Лешо. Помешивая стеклянной палочкой кислоту, Тенар медленно, по крупинке, сыпал в сосуд перекись бария.
– Осадок, известный вам сернокислый барий, мы отфильтруем, – комментировал профессор. – Полученное же вещество перельём в эту колбу…
– Вы говорите – вода, Жан? Действительно, похожа. Однако это странная вода. Я бросаю в неё кусочек обыкновенной ржавчины (Лешо, лучину!), и смотрите, как вспыхивает едва тлеющий огонек. Вода, которая поддерживает горение! Это особенная вода. В ней вдвое больше кислорода, чем в обычной. Вода – окись водорода, а жидкость – его перекись. Но мне нравится другое название – «окисленная вода». Оно ведь тоже справедливо. Вы не возражаете? Очень хорошо. Тогда по праву первооткрывателей мы дадим ей это название… Когда моряк открывает неизвестную землю, он верит: пройдут годы, на его земле вырастут города, будут проложены дороги. Химику труднее угадать судьбу открытия. Что ждёт новое вещество через столетие? Может быть, широкая известность или полное забвение – за ненадобностью…
Аудитория зашумела. Тенар поднял руку, сказал мягко:
– Не надо волноваться, господа. Я тоже верю в великое будущее новой воды. Она богата кислородом. И самое главное, щедра: она легко расстается с богатством. Земледелие и ремёсла, медицина и мануфактура… Впрочем, не будем гадать. Сейчас она умещается в колбе, а завтра… – кто знает! Поздравляю вас, господа!
Профессор Тенар медленно сошел с кафедры.

ВСЮДУ И НИГДЕ

Удивительно сложилась судьба окисленной воды. Её изучали, пожалуй, больше, чем любое другое вещество. А знали о ней меньше, чем о таких редких элементах, как ксенон или таллий. Перекисью занимались выдающиеся химики всех стран. У нас в России – Алексей Николаевич Бах и Дмитрий Иванович Менделеев, Дмитрий Петрович Павлов, Петр Григорьевич Меликов, Василий Максимович Семёнов… Особенно много для изучения перекиси сделал Лев Владимирович Писаржевский. С его трудов начинали знакомство с окисленной водой учёные Петербурга и Парижа, Берлина и Мадрида.
Перекись водорода трудно раскрывала секреты. Очень долго химики умели получать только слабые и всегда загрязнённые водные растворы. В 1860 году известный ученый Вельцин с горечью писал: «Кажется, что вообще после Тенара ни один химик не работал с чистым веществом…»
И это действительно так. Перекись водорода, полученная при реакции между перекисью бария и серной кислотой (а по-другому получать её не умели), имеет низкую (3–5 процентов) концентрацию и содержит много примесей. Именно поэтому она быстро разлагается.
Никому не удавалось заморозить её или получить в виде пара. Капризная вода профессора Тенара пряталась в растворе, и никакими силами нельзя было её оттуда извлечь. Но химики – упорный народ. Они решили: если трудно приготовить концентрированную перекись, может быть, её легче найти в природе?
Нашли. В самых обычных и неожиданных местах: в соках растений, в листьях табака, в клёне, во влажной человеческой коже.
В 1874 году немецкий химик Шене провёл специальные исследования под Москвой. Оказалось, что каждый литр воды грозового дождя или воды, полученной из снега, содержит 0,004 миллиграмма перекиси.
Мало?
Московская область занимает площадь около 50 тысяч квадратных километров, а среднее количество годовых осадков составляет 586 миллиметров. Это значит, что за год на территорию области выпадает 120 тонн чистой перекиси водорода!
И, однако, никто и никогда не получал перекись водорода из снега или дождевой воды. В старых книгах по химии писали: «Она всюду и нигде». Всюду – в тумане, в дождевой воде, в снеге, в растениях и животных. И нигде, так как ничтожные концентрации не позволяют выделить перекись в сколько-нибудь заметных количествах.
Только в последние десятилетия химикам удалось создать промышленные способы получения концентрированной перекиси водорода.
Во-первых, они усовершенствовали старый способ Тенара: вместо перекиси бария стали применять перекись натрия, вместо серной кислоты – фосфорную или соляную.
Во-вторых – и это главное, – они нашли новый, электрохимический путь. Для получения окисленной воды используют серную кислоту. С помощью электрического тока её «усложняют», превращая в так называемую надсерную. Из неё выделяют перекись, а остаток – серная кислота – снова идет на электролиз. Таким образом, расходуется только вода и электрическая энергия. Серная кислота совершает круговорот и не теряется. Поэтому процесс перекиси является круговым.
Я говорю об этом пути коротко. Подробности, если захотите, сможете прочесть в книгах. Нас этот способ интересовал мало. Он широко применялся, был хорошо известен, и смешно было надеяться усовершенствовать его за три дня.

ТРИ ДНЯ

Нас интересовали «теоретические» способы, то есть такие, которые по тем или иным причинам не получили практического применения. Ими никто особенно не занимался, и тут можно было рассчитывать на счастливую идею.
Любопытно, что большинство этих способов прямо вытекает из двух названий Н 2 О 2 : перекись водорода и окисленная вода. Перекись водорода – нужно взять водород и окислить его, соединить с кислородом. Окисленная вода? Значит, необходимо окислить воду.
К сожалению, есть небольшое «но». Ни водород, ни вода в нормальных условиях не окисляются. Об этом, кстати, легко догадаться. Будь по-другому, вода в реках, морях и океанах давно превратилась бы в перекись водорода.
Водород вступает в реакцию с кислородом при температуре 3000 градусов. Образуется… нет, не вода, перекись водорода. Образуется и мгновенно распадается на воду и кислород, ибо при такой температуре она существовать не может.
Снизить температуру? Тогда перекись не будет разлагаться. Однако и образовываться она тоже не будет. Заколдованный круг.
Много часов мы метались в этом кругу. Потом обнаружили, что существуют всё-таки способы вырваться из него. Скажем, с помощью тихого (или, наоборот, очень сильного) электрического разряда удавалось заставить водород реагировать с кислородом при низкой температуре. Кое-какие результаты получались и при действии ультрафиолетовых лучей, ультразвуков.
Но все эти способы требовали лаборатории, сложного оборудования да и специальных знаний (не говоря уже о времени). Ничего этого у нас не было. Если что-то могло нас спасти, то лишь идея, относящаяся к химии.
И вот идея пришла. Я думаю, она пришла потому, что другого выхода у неё (и у нас) не было.
В учебнике, который был предназначен «для углубленного изучения химии специалистами-химиками», мы нашли упоминание об интересном свойстве палладия.
Палладий – металл, расположенный в периодической системе рядом с платиной, способен, как губка, поглощать водород. 1 кубический сантиметр палладия «впитывает» сотни кубических сантиметров водорода и, конечно, тоже разбухает, как губка.
Уже само по себе это интересно. Однако водород, возвращенный палладием, обладает особыми качествами. Если его пропустить через воду, он вступает в реакцию с растворенным в ней кислородом. В растворе удается обнаружить следы перекиси водорода.
Перекись водорода – это хорошо. Вот только следы… Сначала мы решили, что очень плохо: кому нужны «следы»? Однако, поразмыслив, пришли к выводу, что и это хорошо. Ведь если бы перекись получалась в больших количествах, способ был бы давно известен и применялся, и никакого изобретения не было бы…
Мы решили коренным образом усовершенствовать способ, из теоретического превратить его в практический.
Не знаю, как нам это удалось. Наверное, помогло обстоятельство, которое часто помогает изобретателям, – необходимость. Необходимо было прыгнуть выше собственной головы. И мы прыгнули – ничего другого не осталось.
Мы начали с «почему».
Почему водород после пребывания в палладии соединяется с кислородом уже при нормальной температуре? Очевидно, там, в глубине металла, происходят процессы, которые «возбуждают» водород, делают его гораздо более активным. Эта внутренняя энергия заменяет ему высокую температуру.
Но почему тогда удается обнаружить лишь «следы» перекиси? Объяснение, которое мы нашли в книгах, казалось убедительным. Палладий «двуличен». Как «возбудитель» водорода он помогает образованию перекиси. Как катализатор (и сильный) он этому мешает, разлагая перекись, которую сам же создал…
Мы пришли в уныние. Глупо было надеяться, что в течение трёх дней удастся преодолеть «двойственность» палладия или найти ему замену. И тут Гена предложил:
– Давай посчитаем.
В реакции получения перекиси участвуют двое – водород и кислород. Водорода вполне достаточно – палладий поглощает сотни литров. А кислорода? Без особого энтузиазма я взял карандаш.
В литре воды при нормальном давлении и температуре 20 градусов растворяется 30 кубических сантиметров кислорода. Литр кислорода весит 1,43 грамма. Значит, в литре воды растворено 0,04 грамма кислорода. Из этого количества можно получить… 0,042 грамма перекиси.
Сорок две тысячных грамма на килограмм воды! Мало. Если перекись вовсе не будет разлагаться, все равно в растворе удастся обнаружить не больше, чем её следы. Откуда же возьмется перекись, когда нет кислорода…
– Убрать воду. Пропускать кислород прямо в палладий, – предлагаю я.
Гена пожимает плечами. «Убрать» воду нельзя. Образование перекиси из элементов идёт с выделением тепла. Температура резко повысится. Перекись начнёт сама себя разлагать…
Потому реакцию и ведут в воде. Выделяющееся тепло тратится на её нагревание, температура растет медленно. Вода играет роль «теплового буфера». Нет, убрать воду нельзя…
– Но заменить… заменить можно? – кричу я.
Взгляд библиотекаря отправляет нас на лестницу.
– Чем заменить? – спрашивает Гена.
– Не знаю. Чем-нибудь таким, что лучше растворяет кислород.
– И что не растворяет перекись! – восклицает Гена.
Я смотрю на него. Просто и гениально. При других способах вначале получают перекись низкой концентрации, а потом долго и мучительно «очищают» её от воды. Выпаривать её из раствора в обычных условиях нельзя – перекись разложится. Нужны вакуумные установки, сложное и дорогое оборудование.
Если же мы возьмём жидкость, в которой перекись не растворяется, мы получим её в чистом виде. То есть решим задачу, которую никому прежде не удалось решить.
Лихорадочно листаем справочники. Одни жидкости превосходно растворяют кислород. К сожалению, ещё лучше они растворяют перекись. Другие перекись не растворяют, но и кислород растворяется в них плохо.
Наконец – эврика! – петролейный эфир. Он растворяет кислород в несколько раз лучше, чем вода, а с перекисью абсолютно нерастворим.
Достать петролейный (то есть «нефтяной») эфир нетрудно. Это ведь, в сущности, бензин. Только бензин авиационный, самого лучшего качества.
Времени мало, так что мы сразу берёмся за дело. Гена набрасывает эскиз установки, я составляю описание. Попутно мы обнаруживаем в петролейном эфире всё новые достоинства.
Он лёгкий, гораздо легче воды. А перекись в полтора раза тяжелее. Значит, разделить их очень просто. Петролейный эфир, как масло, будет плавать сверху.
Самая сложная задача – перехитрить палладий, уберечь полученную перекись от его каталитического действия. Долго думаем над ней, вдруг нас «осеняет». Петролейный эфир сам решит задачу. Стоит перекиси образоваться, как она – разница в весе! – сразу же «утонет» в петролейном эфире, «провалится» на дно. И будет недосягаема для палладия. Нужно открыть нижний кран и…
Через три дня, точно в установленный срок, мы кладём на стол Смолину описание и чертежи.
– Данил Данилович! – кричит Смолин… Бабушка? С ней все в порядке… И, пожалуй, не опрокинется… А что, возьмет и не опрокинется!..

ЭКСПЕРИМЕНТ

Всё готово, но мы возимся: двигаем колбы, проверяем краны – боимся начать. Данил Данилович, Смолин и двое приглашенных – хмурого вида химики – ждут в соседней комнате. Сначала они были здесь, и у нас ничего не получалось. Я никак не мог поймать пинцетом миллиграммовую гирьку. Гена ломал пробирки. Выручил Данил Данилович.
– Они молодые и вежливые, они никого не хотят обидеть, – заметил он. – Будь они старше и грубее, они бы сказали деликатно: «Проваливайте». И я бы лично на них не обиделся.
Зашипел газ. Гена закрыл краник. Проверять больше нечего.
– Начнём, – сказал я.
– Начнём, – эхом откликнулся Гена.
Комиссия вошла в лабораторию. Химики тщательно осмотрели установку. Сделали записи. Смолин подмигнул мне и кивнул. Я открыл, кран…
С тех пор прошло шестнадцать лет. Сейчас об этом опыте я думаю с ужасом. Первый эксперимент не бывает успешным. Он не бывает и полууспешным. Как правило, он кончается неудачей. Это естественно и закономерно: в первом опыте трудно учесть всё.
В данном случае положение осложнялось ещё и тем, что палладия мы не достали. Пришлось заменить его соединением хрома (мы его называли «эрзац-палладий»), о котором в книге было сказано, что оно «энергично поглощает водород и, по-видимому, переводит его в активное, вероятно атомарное, состояние».
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28