Страница 18 из 20
Лысеющий седобородый инженер по имени Томас Флетчер осознал возможности практического применения этой реакции в конце 1880-х гг. и создал газовый резак на основе кислорода и богатого метаном природного газа. Нельзя сказать, что этот инструмент резал железо, как сабля режет масло, но Флетчеру все же удалось резать железо без ножа, что было серьезным достижением. Флетчер даже надеялся, что ему удастся заработать на этом изобретении. Но когда он демонстрировал свой резак на торговой выставке в 1888 г., его стенд окружили производители сейфов и хранилищ, и один из них заметил, что такой инструмент может применяться только в разбойничьих целях и поэтому должен быть запрещен. От Флетчера потребовали прекратить опыты. Он отказался, а через несколько лет никому не известный, но находчивый Смит каким-то образом раздобыл резак Флетчера.
Процесс вскрытия сейфа занял больше времени, чем предполагал Смит. Отчасти это объяснялось геометрией вырезаемой дыры. Смит вырезал в стенке сейфа прямоугольное отверстие размером 30 × 50 см. Окружность той же площади имела бы меньший периметр, и, следовательно, на нее ушло бы меньше топлива. Однако диагональ прямоугольника больше диаметра круга той же площади, поэтому в дыру легче пролезть. Смит выбрал прямоугольник и рассчитал, что ему хватит трех канистр кислорода. К половине второго он израсходовал две канистры и почти закончил третью.
Наконец кусок железа поддался. Он вынул его и просунул внутрь руки, ожидая нащупать мягкие пачки немецких марок. Но руки наткнулись на что-то холодное и твердое – это был еще один слой железа. Сейф имел двойные стенки! Scheiße.
Смит быстро взбежал по лестнице, потом по веревочной лестнице и втянул ее к себе в комнату. Затем он собрался, переоделся и спустился в холл гостиницы, где объяснил портье, что у него срочные дела и что именно сейчас, в два часа дня в Рождество, он вынужден сесть на поезд и отправиться в Кёльн. Смит уверил портье, что скоро вернется, чтобы забрать багаж и оплатить счет. Да-да-да…
Смита больше никто и никогда не видел, однако история на этом не закончилась. В последующие десятилетия технология газовых режущих инструментов быстро развивалась: инженеры создали новые инструменты, а химики открыли более активные газовые смеси. Кроме того, некоторые химики по-новому взглянули на описанную Лавуазье реакцию и разработали более интересный метод быстрой резки железа.
В этом новом методе, названном кислородной резкой, кислород под высоким давлением направляют на горячую железную поверхность. Как было сказано выше, при определенной температуре горячее железо и кислород начинают гореть, то есть вступают в химическую реакцию с выделением света и тепла. Но этот процесс можно рассматривать и в другом аспекте. В результате реакции между кислородом и железом образуются различные соединения, называемые оксидами железа; некоторые из них называют ржавчиной. Таким образом, горение и ржавление – родственные процессы, между которыми существует очевидное химическое сходство*.
Разница, однако, заключается в скоростях этих процессов: ржавление автомобиля может длиться годами, но при температуре выше 1000 °C оксиды железа образуются очень быстро. Важно заметить, что оксиды железа образуются быстрее, чем железо плавится. Таким образом, если вы хотите разрезать стальную деталь на две части, проще осуществить «химическое ржавление» вдоль линии разреза, чем пытаться расплавить деталь вдоль этой линии. Именно это и делает кислородный резак: он ускоряет ржавление вдоль линии разреза. Этот процесс отличается от процесса, предложенного Флетчером. В методе Флетчера кислород в первую очередь был необходим для поджигания метана. Затем пламя метана сжигало фрагмент железа, который, в свою очередь, расплавлял остальную массу железа. С помощью кислородного резака вы одновременно получаете пламя и нагреваете металл. Но, не ожидая плавления металла под действием тепла, кислородный резак направляет отдельную струю кислорода непосредственно на поверхность металла. Этот дополнительный кислород вызывает быстрое «химическое ржавление». Таким образом, можно сказать, что в роли резака выступает сам газ.
Согласимся, однако, что различие между газовым резаком и кислородным резаком достаточно тонкое, и в начале XX в. многие предприниматели в погоне за прибылью не обращали внимания на эти детали. Технология кислородной резки появилась как раз тогда, когда людям понадобились небоскребы и нефтяные танкеры. И тот, кто владел правами на ту или иную технологию, получал немалый доход. Однако к 1910-м гг. в некоторых странах начали возникать спорные ситуации.
В частности, именно такая ситуация сложилась вокруг резака Флетчера старого типа. Одна заинтересованная сторона утверждала, что резак Флетчера просто расплавлял железо, так что кислородный резак можно патентовать. Другая сторона указывала, что процесс Флетчера одновременно заключался в плавлении и ржавлении, поскольку разделить эти процессы невозможно. И поскольку Флетчер изобрел этот метод в 1880-х гг., запатентовать его уже невозможно. К сожалению, Флетчер умер в 1903 г. и не мог помочь разобраться в этом деле.
В процессе дискуссии кто-то вспомнил о неудавшемся ограблении в Ганновере. Поскольку вырезанный Смитом кусок сейфа оказался в музее – это была первая попытка ограбления банка с помощью автогена, – судебные эксперты занялись его анализом. Представьте десяток юристов в белых париках, исследующих кусок железа с помощью увеличительных стекол в поисках чешуек ржавчины или следов плавления. В конечном счете эксперты пришли к выводу, что резак Флетчера только расплавлял металл, так что кислородный резак может быть запатентован. Таким образом, один из самых бесстрашных и осведомленных в науке преступников XIX в. помог установить истину и создал юридический прецедент в XX в.
В определенном смысле этот итог вполне закономерен. Главный сообщник Смита в этом преступлении, кислород, создавал химические прецеденты на протяжении миллиарда лет: никакое другое вещество так сильно не расширило спектр реакций, которые могут протекать в атмосфере и внутри живых организмов. И теперь, когда мы узнали о способности кислорода вызывать химические реакции, пришла пора поговорить о том, как он появился и в какой степени изменил нашу планету.
Глава третья
Проклятье и благословение кислорода
Кислород (O2) содержится в воздухе в концентрации 21 % (210 000 ppm); при каждом вдохе мы поглощаем около двух секстиллионов молекул кислорода
Сначала взбешенная толпа сожгла церковь Джозефа Пристли в Бирмингеме, а затем направилась к его дому, намереваясь изжарить живьем самого ученого. Можете себе представить разочарование толпы, когда выяснилось, что Пристли сбежал. Однако мародеры потратили довольно много времени на разгром дома, мебели и химической лаборатории. Для пущего удовольствия они подожгли чучело Пристли в седом парике, а потом еще и обезглавили его. Пристли наблюдал за собственной смертью с ближайшего холма. Это был один из первооткрывателей кислорода и один из немногих людей на Земле, способных объяснить, почему пламя горит так ярко.[18]
Лавуазье обнаружил связь между огнем, кислородом и дыханием, объявив, что дыхание представляет собой вариант медленного и контролируемого горения, происходящего у нас в легких. Это открытие до сих пор остается одним из важнейших достижений химии.
Всего через несколько лет, в разгар Французской революции, главный соперник Пристли тоже стал жертвой расправы, учиненной возбужденной толпой. Но Лавуазье был не только ученым, он был аристократом: он занимался сбором налогов в королевскую казну, а однажды заплатил невозможные деньги (эквивалент 280 000 долларов США) за портрет, на котором он и его жена были изображены на фоне химического оборудования. К сожалению, при всех своих научных талантах он был полностью лишен умения разбираться в людях. В частности, он так никогда и не понял, какое горячее пламя свободы может гореть в груди униженных и обездоленных людей, и именно поэтому оказался на гильотине.
18
Джозеф Пристли был священником-диссентером, то есть противником англиканской церкви, и участвовал в создании первой унитаристской церкви Великобритании.