История свечи. Гореть, чтобы жить

Вы только что видели, как один из полюсов нашей батареи с помощью вот этого провода притягивал к себе медь, извлекая ее из сосуда с голубым раствором. И, конечно, мы вправе задать себе такой вопрос: если батарея имеет такую власть над раствором металла, который мы сами можем приготовить и разложить, то не окажется ли возможным разложить воду на составные части и отделить их друг от друга? Посмотрим, что произойдет с водой вот в этом приборе, где металлические концы батареи далеко разнесены. Один провод я присоединяю тут, у А, другой там, у В. На каждый полюс можно надеть по маленькой подставке с отверстием, для того чтобы надежно разделить газы, выделяющиеся на полюсах (ведь вы убедились, что из воды у нас получается не водяной пар, а газы).

Ну, вот, теперь провода присоединены надлежащим образом к сосуду с водой, и вы видите, как пузырьки идут вверх. Давайте соберем эти пузырьки и выясним, из чего они состоят. Вот стеклянный цилиндр О; я наполняю его водой, опрокидываю и ставлю его над полюсом А, другой цилиндр, Н, я таким же образом помещаю над полюсом В. Теперь у нас сдвоенный прибор для получения газа на обоих полюсах. Оба эти цилиндра будут наполняться газом. Вот, пошло дело! Правый цилиндр Н наполняется очень быстро, а левый, О, не так быстро.

Один из полюсов батареи с помощью провода притягивает к себе медь, извлекая ее из сосуда с раствором

Хотя я и упустил несколько пузырьков, но видно, что реакция протекает равномерно; и если бы не то обстоятельство, что цилиндры не совсем одинаковые, вам было бы видно, что здесь в цилиндре Н, газа вдвое больше, чем там, в цилиндре О. Оба эти газа бесцветны; они находятся над водой, не конденсируясь; они одинаковы по всем признакам я хочу сказать, по всем видимым признакам; однако мы должны исследовать эти вещества и выяснить, что они собой представляют. Каждого газа у нас помногу, и нам легко делать с ними опыты.

Начнем с цилиндра H, я надеюсь, вы скоро поймете, что в нем содержится водород. Вспомните все свойства водорода: это легкий газ, хорошо сохраняющийся в опрокинутых сосудах, горящий бледным пламенем у края банки. Проверьте, удовлетворяет ли наш газ всем этим условиям. Если это водород, он останется здесь, в цилиндре, который я держу опрокинутым. (Лектор подносит к цилиндру горящую лучинку, и водород загорается.)

Ну, а что же находится в другом цилиндре? Вы знаете, что оба газа вместе дают взрывчатую смесь. Но что же представляет собой вторая составная часть воды и благодаря которой, следовательно, горит водород? Мы знаем, что вода, налитая нами в сосуд, состояла из совокупности этих двух веществ. Мы убедились, что одно из них водород; но что же представляет собой второе вещество, которое до опыта находилось в воде, а теперь есть у нас в изолированном виде? Я введу в этот газ зажженную лучинку. Сам газ не будет гореть, но он заставит гореть лучинку (вносит в газ зажженную лучинку). Вот видите, как он усиливает горение дерева, как он заставляет лучинку гореть несравненно ярче, чем на воздухе. Итак, у нас здесь в чистом виде то второе вещество, которое содержится в воде и которое, когда вода образовалась при горении свечи, было, очевидно, взято из окружающего воздуха. Как же мы его назовем? А, В или С? Давайте назовем его О, назовем его кислородом. Имя очень хорошее, характерно звучащее. Итак, значит, это кислород присутствовал в воде и составлял такую значительную часть ее.

Теперь мы сможем яснее понимать наши опыты и исследования: ведь когда мы все это хорошенько продумаем, мы сразу сообразим, почему свеча горит в воздухе. Разделив воду на составные части при помощи электричества, мы получаем два объема водорода и один объем вещества, сжигающего водород. Это соотношение объемов представлено на следующей схеме, где указаны также и массы этих составных частей. Отсюда видно, что кислород второй составной элемент воды вещество очень тяжелое по сравнению с водородом.

Пожалуй, теперь, после того как мы выделили кислород из воды, мне пора вам рассказать, как он получается в больших количествах. Кислород, как вы сразу же сообразите, есть и в атмосфере, иначе как же могла бы свеча давать при сгорании воду? Без кислорода это было бы совершенно невозможно. А можем ли мы добывать кислород из воздуха? Что же, есть такие способы, очень сложные и трудные, посредством которых можно получить кислород из воздуха, но мы воспользуемся другим, более простым способом.

Вот это вещество называется перекисью марганца. Минерал этот очень невзрачный, но очень полезный; если его раскалить докрасна, он выделяет кислород.

Вот чугунная бутыль, в которую заложено некоторое количество этого вещества; в горлышко вставлена трубка. Мистер Андерсон поместит этот сосуд в огонь: ведь сосуд чугунный и может выдержать жар. А вот так называемый хлорат калия[27]. Это вещество в больших количествах производится для отбеливания пряжи и тканей, для использования в химии и медицине, для фейерверков и других целей. Я смешиваю его с перекисью марганца (кстати, окислы меди и железа дали бы такие же результаты). Для получения кислорода из такой смеси достаточно будет нагреть сосуд до температуры гораздо более низкой, чем красное каление. Я не собираюсь добывать много кислорода, нам он нужен только для опытов. Однако вы сейчас убедитесь, что если я помещу в сосуд слишком мало смеси, то первая порция газа будет непригодна к употреблению, потому что она смешается с тем воздухом, который уже находится в сосуде. Как видите, нагревание на обычной спиртовке оказывается совершенно достаточным, чтобы получить кислород из смеси бертолетовой соли с перекисью марганца, так что у нас пойдут одновременно два процесса добывания кислорода. Смотрите, как обильно выделяется газ из этой маленькой порции смеси!

Чугунная бутыль с перекисью перекиси марганца

Исследуем этот газ и выясним, каковы его свойства. Вы видите, что здесь получается в точности такой же газ, как тот, который у нас получался в опыте с батареей: газ бесцветен, в воде не растворяется и по видимым свойствам похож на обычный атмосферный воздух. (Эту первую банку, содержащую смесь воздуха с первыми порциями выделяющегося кислорода, мы отставим подальше и приготовимся к проведению опытов надлежащим образом.)

У кислорода, который мы добывали из воды при помощи электрической батареи, была ярко выражена способность заставлять гореть дерево, воск и т. п.; очевидно, мы можем рассчитывать и здесь найти то же самое свойство. Испытаем газ. Посмотрите, вот как горит лучинка в воздухе, а вот как она горит в этом газе. (Лектор опускает лучинку в кислород.) Видите, как она ярко и хорошо горит!

Вы также можете наблюдать еще вот что: этот газ тяжелый; водород же поднялся бы вверх подобно воздушному шару или даже еще быстрее: ему не мешал бы вес оболочки. Нетрудно убедиться, что, хотя мы получили из воды вдвое больше по объему водорода, чем кислорода, отсюда еще не следует, чтобы у нас его было вдвое больше и по массе: ведь один газ тяжелый, а другой очень легкий. Мы располагаем методами определения массы газов или воздуха, но я не буду здесь заниматься этим, а просто сообщу вам, какова масса водорода и кислорода. Пинта водорода имеет массу всего три четверти грана, а тот же объем кислорода около двенадцати гран. Это очень большая разница. Масса кубического фута водорода 1/12 унции, а масса кубического фута кислорода 1 1/3 унции. Продолжая таким образом, мы могли бы дойти до таких масс вещества, которые можно определить с помощью весов, и таких, которые мы можем исчислять на центнеры и тонны, в чем вы очень скоро убедитесь.

Так вот, вернемся к этой способности кислорода поддерживать горение, по которой мы можем его сравнивать с воздухом. Я возьму огарок свечи и на нем покажу вам это свойство. Вот наша свечка горит в воздухе, а как же она будет гореть в кислороде? У меня тут есть банка с кислородом, и я накрою ею свечку, чтобы вы могли сравнить действие этого газа с действием воздуха. Ну, смотрите, Это похоже на тот яркий свет, который вы видели у полюсов электрической батареи. Подумайте, до чего здесь сильна реакция! И тем не менее, по ходу всей этой реакции не возникает ничего такого, что бы не получалось при сгорании свечи в воздухе. В кислороде наблюдается такое же выделение воды и точно такие же явления, какие происходят, когда свеча горит в воздухе.

27

Бертолетова соль (примеч. ред.).