Девятый знак

Так как все-таки было довольно скучно ждать несколько лет, пока проявится загадочное действие абсолютного высушивания, амстердамский химик Смитс решил по возможности сократить время, необходимое для достижения этого эффекта. Для этого надо было, чтобы в исходном для высушивания веществе было как можно меньше воды. Смитс установил, что основное количество воды, находящееся в высушиваемом веществе, возникает главным образом из микроскопических капилляров в стекле сосудов, где сохраняются эти жидкости. Обычное высушивание не может удалить воду из этих капилляров, и поэтому несколько работ Смитса посвящены описанию хитроумного приспособления, с помощью которого можно сплавлять капилляры в стекле сосудов, одновременно откачивая из них воздух, содержащий испаряющуюся воду.

Усилия экспериментаторов достигли цели: удалось значительно уменьшить первоначальное количество воды в высушиваемом веществе. Насколько? Вот этого уж сказать никто не мог. В то время химики «сидели» где-то около шестого десятичного знака, и эти ступеньки были гораздо ниже того уровня, который соответствовал количеству воды в высушиваемом веществе. Впрочем, важно было другое: удалось достичь «эффекта высушивания» за один год, а в некоторых случаях даже за девять месяцев.

Другой химик — Мейли — доказал, что время высушивания можно значительно сократить, если сосуды, в которых вещества запаяны в контакте с пятиокисью фосфора, хранить при высокой температуре. Это была хорошая мысль, потому что известно, что с повышением температур скорость химических реакций значительно ускоряется.

Таковы были два ручейка работ по сверхчистым веществам, которые мне удалось отыскать в море химической литературы того времени: Смитс и Мейли. Эти ручейки пожурчали некоторое время и исчезли, оставив каждый по три-четыре статьи. Столь длительные эксперименты, видимо, надоели даже энтузиастам.

Наступила некоторая пауза, и в 1924 году, наконец, снова появилась статья по сверхчистым! Тот же Смитс. Интересно, что там? Поистине «эффект высушивания» имеет какое-то свойство вызывать у ученых лирическое настроение. Передо мной дневник. Да, да, дневник в химическом журнале. С числами, днями недели и даже часами. Дневник с выражением эмоций автора по поводу проводимых опытов, его горести и радости.

Статья посвящена решению следующего вопроса: повышается ли температура кипения высушиваемых жидкостей внезапно, скачком, или постепенно — по мере удаления из нее влаги?

Был взят тщательно очищенный бензол. Описание процедуры очистки даже на скупом и точном языке химиков занимает почти две страницы, и мы его опустим. В начале эксперимента бензол, как и все остальные «бензолы» на земном шаре, имел температуру кипения 80°. 2 июня 1923 года жидкость была запаяна в специальный прибор, в котором его можно было перегонять из одного сосуда в другой, без контакта с воздухом, и где он находился все время вместе с пятиокисью фосфора.

25 августа бензол уже имел температуру кипения 81,5°. 23 февраля 1924 года — почти через девять месяцев после начала высушивания — бензол кипел при температуре 87°. Все шло как нельзя лучше. Но в этот день экспериментатора постигло несчастье. На колбу случайно упала курительная трубка. И хотя это была не громадная шкиперская трубка, которыми в кабаках Амстердама, случалось, проламывали друг другу головы подгулявшие моряки, а скромная вересковая трубочка ученого, все равно колба с бензолом дала небольшую трещинку. Трещинка была еле заметной, и к тому же ее почти тотчас же запаяли, но и этих нескольких минут оказалось достаточно, чтобы в колбу проникло ничтожное количество воздуха, содержавшего влагу. Опыт был испорчен: термометр снова показывал 80°.

Однако опыт продолжался. Через месяц после злополучного дня бензол кипел при температуре на полтора градуса выше. Еще через месяц температура кипения поднялась на три градуса по сравнению с первоначальной величиной, и, наконец, через год весь бензол перегонялся в интервале 86,6–87,7°. После этого опыт прекратили, хотя, продолжая дальше высушивать бензол, можно было довести его температуру кипения до той величины, которой достиг Бейкер, — до 106°, а быть может, и больше.

Надо не забывать, что Бейкера и его немногочисленных последователей при проведении каждого эксперимента мучил один вопрос: в чем дело, почему ничтожная, настолько ничтожная, что ее даже трудно выразить каким-либо определенным числом, примесь воды может оказывать такое разительное действие на свойства веществ?

Решению этого вопроса в той или иной степени был подчинен каждый эксперимент. Но шли годы, а решение вопроса было не ближе чем в 1913 году, когда впервые был открыт «эффект высушивания». Разве что только острота удивления притупилась немного.

Однако, когда исследователи поднялись еще на несколько ступенек, когда появилось еще несколько работ, забрезжил свет разгадки.

Козьма Прутков в одном из своих афоризмов утверждает, что можно извлечь пользу даже из наблюдения расходящихся по воде кругов после падения камешка. Не знаю, какую именно пользу имел в виду этот вымышленный острослов. Однако могу подтвердить, что один из исследователей в аналогичной ситуации сумел сделать весьма интересные выводы. Он, правда, наблюдал, как выделяются пузырьки при кипении жидкости, но это немногим отличается от кругов, расходящихся по воде. Однако все дело в том, что жидкость эта — гексан (углеводород C6H14) — была не простая. Это был гексан, подвергавшийся многолетней осушке.

Сверхсухой и сверхчистый гексан кипел при температуре 82°; «обычный» же гексан имеет температуру кипения 69°. Но не различие в температурах кипения является удивительным — это вещь уже известная. Удивительным был сам процесс кипения и перегонки.

Кипение и перегонка обычных жидкостей протекает очень просто и понятно: сначала температура всего объема жидкости медленно повышается и затем при какой-то определенной температуре, называемой температурой кипения, жидкость начинает перегоняться, причем перегонка идет строго при температуре кипения до тех пор, пока не исчезнет последняя капля вещества.

Со сверхчистыми же веществами все обстояло иначе. Взять хотя бы тот же гексан. Первые признаки кипения появились при 79°. Но, несмотря на то что жидкость кипела, температура ее продолжала медленно подниматься до тех пор, пока не достигла 82°. При этой температуре и перегонялась бóльшая часть гексана.

Такое кипение — в более или менее широком интервале температур — наблюдается тогда, когда нагревается смесь жидкостей. Значит… перегоняемый гексан тоже состоит из смеси жидкостей? Но ведь это же абсурд! Ведь совершенно очевидно, что в колбе для перегонки находится чрезвычайно чистый гексан, настолько чистый, какой еще никогда не приходилось получать химикам!

Однако все сверхчистые жидкости вели себя подобным образом. Они кипели не в одной точке, а в довольно широких пределах температур. Получалось так, что сверхчистый гексан состоит из нескольких гексанов. Снова тупик! Какой по счету?

Попутно выяснились еще любопытные факты. Оказалось, что вещества, подвергнувшиеся тщательной очистке и длительному высушиванию, изменяют не только температуру кипения и плавления, но и почти все свои физические свойства: показатель преломления, поверхностное натяжение, теплоту смешения и др.

Стоит ли говорить, что новые факты прибавили немало вопросительных знаков к той отменной коллекции их, которая уже окружала эту проблему?!