История свечи. Гореть, чтобы жить

Это еще только первая часть нашего опыта, а что же дальше? Та сажа, которая, как вы видели, в воздухе валила клубами от пламени скипидара, теперь в кислороде сгорает полностью. Уже этот незамысловатый опыт приводит нас к тому же самому выводу и результату, к какому мы приходили, разбирая горение свечи. Этот простейший опыт нужен мне только для того, чтобы вести наше исследование шаг за шагом, так просто и ясно, чтобы вы ни на минуту не теряли нити рассуждения, конечно, если только вы не будете отвлекаться. Итак, весь тот углерод, который сгорает в кислороде (или в воздухе), дает углекислый газ; а те частицы, которые при этом не успевают сгореть, проявляются в виде второй составной части углекислого газа, а именно сажи, т. е. углерода, который при достаточном доступе воздуха придает пламени яркость, а при недостатке кислорода для полного сгорания оказывается в излишке и выбрасывается.

Разберем теперь более подробно, как соединяются углерод и кислород, образуя углекислый газ. Теперь вам это легче понять, чем раньше, а для наглядности я подготовил вам несколько опытов. Первый из них не всегда удается идеально гладко, но ради его исключительной наглядности я иду на этот риск. Вот эта банка, совершенно сухая, наполнена кислородом, а в этом тигле находится толченый древесный уголь, который мы сейчас накалим докрасна. В том, что это именно уголь, вы можете убедиться по тому, как он горит в воздухе. (Лектор высыпает из тигля немного раскаленного угля.) Теперь я буду сжигать его в кислороде, а вы будете наблюдать разницу. Издали вам может показаться, будто он горит, образуя пламя, но на самом деле это не так. Каждая частица угля, сгорая, дает крохотную искру; при этом сгорании образуется углекислый газ. Я хочу, чтобы на этих двух-трех опытах вы твердо убедились в том, что уголь сгорает именно так, а не дает пламени; это необходимо для дальнейших рассуждений.

Теперь мы будем сжигать не массу крупинок, а довольно большой кусочек угля, чтобы вам были видны его форма и размеры и вы могли ясно проследить, что с ним будет происходить. Вот банка с кислородом, а вот кусочек угля; щепочку я прикрепил к нему для того, чтобы разжечь этот уголь. Как видите, уголь горит без пламени. Если и появляется пламя, то совсем ничтожное, и принадлежит оно не углю, а образующемуся у самой поверхности угля небольшому количеству горючего газа окиси углерода. Видите, уголь продолжает медленно гореть, и от соединения этого углерода (или, что одно и то же, угля) с кислородом постепенно получается углекислый газ. Возьмем другой кусок угля – обугленную древесную кору; она отличается тем, что при горении трещит и разлетается на мелкие кусочки. Таким образом, под воздействием высокой температуры крупный кусок угля рассыпается на множество мелких. Но каждая из этих частиц, наравне с основным куском, горит именно как уголь, т. е. не дает пламени. Вы видите множество искорок, но пламени нет. По-моему, нельзя придумать более изящного опыта для доказательства особого, искрового характера горения угля.

Итак, мы получили углекислый газ из его составных элементов. Образуется он тут же, в процессе горения, и испытание известковой водой покажет вам, что это то же самое вещество, о котором у нас шла речь раньше. Из соединения шести частей по массе углерода (все равно, получается ли он из пламени свечи или берется как толченый в порошок древесный уголь) с 16 частями кислорода получается 22 части углекислого газа; а из этих 22 частей углекислого газа в соединении с 28 частями извести получается обыкновенная углекислая известь. Если бы вы подвергли анализу, скажем, раковину устрицы и определили массы ее составных частей, вы бы убедились, что из каждых 50 частей было бы шесть частей углерода и 16 кислорода в сочетании с 28 частями извести. Однако я не стану утомлять вас этими подробностями; нам надо разобраться лишь в самой сути этого вопроса.

Посмотрите, как чудесно «тает» углерод (показывает на кусок угля, спокойно горящий в банке с кислородом), прямо можно сказать, что уголь исчезает в окружающем воздухе и что если бы он был совершенно свободен от примесей, а это нам нетрудно выполнить, он сгорел бы дотла без малейшего остатка. Да, действительно, при сгорании куска идеально очищенного угля никакой золы не остается. Углерод сгорает как плотное, твердое тело; одного лишь воздействия тепла недостаточно для того, чтобы заставить его изменить свое твердое состояние, а вместе с тем он превращается в такое газообразное вещество, которое при обычных условиях не превращается ни в твердое, ни в жидкое состояние. Не менее любопытен тот факт, что кислород не меняет своего объема от того, что в нем «растворяется» углерод. Каков был объем в начале горения, таков он и в конце, но только это уже не кислород, а углекислый газ.

Есть еще один опыт, с которым вам нужно ознакомиться, чтобы как следует понять, что собой представляет углекислый газ. Поскольку он является веществом сложным, состоящим из углерода и кислорода, нам нужно научиться разделять его на эти составные части. И действительно, мы можем это сделать. Как мы выделяли из воды ее составные элементы, так мы можем поступить и с углекислым газом.

Простейший и быстрейший способ заключается в том, чтобы воздействовать на углекислый газ каким-нибудь веществом, которое может извлечь из него кислород, оставив углерод в остатке. Вы помните, как я брал кусочек калия и клал его на воду или на лед, и вы убедились при этом, что он обладает способностью отрывать кислород от водорода. Что, если нам сейчас проделать что-нибудь подобное с углекислым газом?

Вы знаете, что углекислый газ тяжелый; испытывать его известковой водой сейчас не стоит, так как это помешает дальнейшему ходу опытов; однако я полагаю, что тяжести газа, находящегося в этой банке, и его способности гасить пламя будет достаточно для опознания в нем углекислого газа. Я введу в него огонек, а вы посмотрите, погаснет ли он. Как видите, огонек погас. Больше того, этот газ, может быть, потушит и горящий фосфор, а ведь фосфору, как вы знаете, свойственно весьма энергичное горение. Вот кусочек фосфора, накаленный до чрезвычайно высокой температуры. Я опускаю его в этот газ, и, как видите, пламя гаснет; на воздухе фосфор снова вспыхнет, горение возобновится.

Возьмем теперь кусочек калия; это вещество даже при обычной температуре способно воздействовать на углекислый газ, хотя и не так сильно, как нам сейчас нужно, потому что оно быстро покрывается защитным слоем. Однако если мы его подогреем до точки воспламенения в воздухе (мы на это имеем полное право; точно так же мы поступали и с фосфором), вы убедитесь, что калий способен гореть и в углекислом газе. Но если он горит, то не иначе, как соединяясь с кислородом, и вы увидите, что окажется в остатке. Итак, я собираюсь сжечь калий в углекислом газе для доказательства присутствия кислорода в этом газе. (При подготовительном нагревании калий взорвался.) Что ж поделаешь, иногда попадается неудачный кусок калия, и когда он накаляется, происходит нечто вроде взрыва. Я беру другой кусочек. Вот он накалился, и я опускаю его в банку на длинной ложечке. Вообще он горит в углекислом газе не так хорошо, как на воздухе, потому что кислород в углекислом газе связан, но все-таки он горит и забирает кислород.

Если я теперь положу этот калий в воду, то окажется, что, помимо образовавшегося поташа (который нас сейчас не интересует), выделилось еще и некоторое количество сажи. Этот опыт я проделал весьма кустарным способом, но, уверяю вас, если бы я употребил на него не пять минут, а целый день и проделал бы все с величайшей тщательностью, то в этой ложечке, где сжигался калий, несомненно, оказалось бы именно надлежащее количество угля, и результаты не оставили бы места ни для каких сомнений. Итак, вот углерод, полученный из углекислого газа в виде общеизвестного черного вещества сажи. Тем самым мы получили полное доказательство того, что углекислый газ действительно состоит из углерода и кислорода. И теперь я могу сказать вам, что всякий раз, когда углерод горит при обычных условиях, он дает углекислый газ.