• Главная
• Контакты
• Нашёл ошибку
• Прислать материал
• Добавить в избранное

Один знаменитый астроном назвал гигантские хвосты комет, перед которыми весь наш земной шар кажется чуть ли не песчинкой, "видимое нечто": так ничтожна масса этих хвостов в сравнении с их размерами.

Наоборот, все бесцветные газы могут быть названы "нечто невидимое", так как мы, хотя и не воспринимаем их зрением, но легко можем обнаружить их материальную природу.

Рис. 30. Добывание углекислого газа

Чтобы добыть одно из таких "нечто невидимых", в количестве, достаточном для опытов, я в колбу с газоотводной трубкой бросаю кусочки мела, обливаю их слабой соляной кислотой и через газоотводную трубку (рис. 30) отвожу выделяющийся углекислый газ в открытый сосуд совершенно так же, как если бы наполнял его через трубку водою.

Углекислый газ почти в полтора раза тяжелее воздуха, в малых количествах не вызывает затруднения дыхания, а потому и допускает такое упрощенное собирание. Он вливается в сборный сосуд, как вливался в него хлор, и не беда, если и перельется через край, чего о хлоре сказать нельзя.

Приверженцы тайных знаний, оккультисты, утверждали, будто человек силою воли может нарушать законы тяготения, будто, помещая руку ладонью вниз над чашкой весов, он, по желанию, заставляет ее подниматься вверх и опускаться вниз. Это, конечно, чушь, а вот я действительно могу, не прикасаясь к весам и как-будто ничего не добавляя на одну из чашек, заставить ее опуститься вниз.

Рис. 31. «Таинственный» опыт с весами

Только тут нет никакого "волшебства". Просто я взвешиваю "нечто", хотя и невидимое, но вполне материальное и, следовательно, как и всякая материя, имеющее вес. Перед нами простые, но довольно чувствительные весы (их можно заменить весами для писем) и пустой стакан, поставленный на одной чашке и уравновешенный гирями на другой. "Налив" в другой стакан угольного ангидрида из прибора, в котором он у меня получается, переливаю газ в стакан, подвешенный на весах. Коромысло весов склоняется, стакан опускается вниз (рис. 31), продолжая, по-видимому, оставаться пустым. Он, конечно, не пуст, да и раньше не был пустым. Сначала он был полон воздухом, а теперь наполнился угольным ангидридом. Последний более тяжел, оттого и нарушилось равновесие весов.

Мы видели, что углекислая известь растворяется в кислотах. Добавляю, что даже в такой слабой, как угольная.

Опускаю газоотводную трубку от аппарата, в котором получается углекислый газ, в сосуд с известковой водой, - раствор мутнеет. Продолжаю дальше и дальше пропускать через него газ. Смотрите. Постепенно муть исчезает, и вот жидкость снова стала прозрачной.

Угольный ангидрид сначала связал всю растворенную известь в нерастворимую углекислую, а эта последняя с избытком угольного газа образовала двууглекислую известь, вновь перешедшую в раствор. Переливаю этот раствор в колбочку и нагреваю. Замечаете выделение пузырьков газа и вторичное помутнение жидкости?

Производя этот любопытный опыт, мы в малом масштабе воспроизвели одно из великих явлений природы. Воды подземных источников, насыщенные углекислотою, проходя по известковым породам, выщелачивают их и несут в растворе двууглекислую известь. Выходя на поверхность или просачиваясь в пещеры, они теряют углекислоту, выделяя углекислую известь в виде пористого туфа или натеков причудливых форм, строя подземные дворцы и пещеры.

Не менее важен этот процесс и для техники.

Всем нам знакома накипь внутри самоваров, образуемая жесткой, то-есть содержащей в растворе известковые соли, водой. Такая же накипь образуется в паровых котлах. Так как ее теплопроводность значительно меньше, чем металлических стенок котла, то и расход топлива в котле, имеющем накипь, больше, чем в чистом. Но такое загрязнение котла не только снижает полезную работу котла и машин, - оно крайне опасно. Нагревшись, накипь дает трещины; вода, коснувшись раскаленных стенок котла, мгновенно обращается в пар высокого давления и разрывает котел на части.

Взрыв паровых котлов - явление, увы, далеко не редкое и часто влечет за собою немало человеческих жертв.

Величайшим из взрывов, известных в истории техники, был одновременный взрыв двадцати двух соединенных между собою паровых котлов в ночь на 25 июля 1887 г.

Мне случайно пришлось видеть последствия этого взрыва. Он произошел в Фриденсхютте, в Силезии.

Сила взрыва была ужасна. Достаточно сказать, что камни котельного помещения, куски котлов и части трупов погибших при взрыве людей были разбросаны по радиусу около полутора километров...

Одним из способов для устранения накипи является предварительная очистка и подогревание воды, питающей паровой котел, и другие меры. К сожалению, они устраняют не все "накипеобразователи". Универсального средства для предупреждения образования накипи мы пока не имеем.

Рис. 32. Плавающие пузыри

Наполните какую-нибудь миску или невысокий и широкий стеклянный сосуд до половины углекислым газом и займитесь выдуванием мыльных пузырей. Стряхивайте их осторожно с соломинки на поверхность тяжелого газа (рис. 32). Они будут им поддерживаться, не опускаясь на дно сосуда. Для постороннего зрителя, не знающего, в чем дело, такое висение мыльного пузыря в "воздухе" кажется совершенно непонятным. Еще менее понятным кажется тот факт, что пузырь, сброшенный вами с большой высоты в миску, упав в нее, подпрыгнет вверх. Вы-то, впрочем, знаете, в чем дело: это он отталкивается от поверхности углекислого газа, как мяч отталкивается вверх, упав на пол. Однако, быть может, и вас, а тем более ваших товарищей, смотрящих на ваши опыты, изумит постепенное увеличение пузыря, висящего в сосуде. Если пузырь "долговечен" и в течение двух-трех минут не лопнет, то он раздуется и погрузится на дно сосуда. Происходит это от проникновения (диффузии) сквозь его оболочку угольного газа. Газ увеличивает объем мыльного пузыря, но одновременно делает шар более тяжёлым.

В толстостенную бутылку до половины наливаю тепловатой воды. Отдельно заворачиваю в пропускную бумагу столовую ложку двууглекислой соды и столько же виннокаменной кислоты. Бросаю пакетики в бутылку и быстро закупориваю ее заранее подобранной плотно входящей в ее горло пробкой. Встряхиваю бутылку.

Бах! Пробка летит в потолок, пенящаяся жидкость вылетает из горла бутылки.

Опыт, как видите, весьма несложен, а выводов из него можно сделать на целую страницу.

Во-первых, двууглекислая сода отличается от обыкновенной (углекислого натрия) большим содержанием угольного ангидрида. Такие соли носят название кислых.

Во-вторых, вытесняемая из соли виннокаменной кислотой углекислота не растворяется в теплой воде, а бурно выделяется и выбивает пробку. Именно поэтому "убегают" квас и другие шипучие напитки, если их откупоривают недостаточно холодными, рвут пробку в потолок, а иногда, находясь в теплом месте, разрывают и самые бутылки.

В-третьих, угольный ангидрид активизирует деятельность органов пищеварения, почему и пьют естественные "минеральные" воды, богатые угольным газом, и готовят искусственные шипучие напитки. В последних угольный газ либо развивается в результате естественного химического процесса - брожения[23], как это имеет место в квасе, пиве и вине; либо выделяется, как в нашем случае, при взаимодействии двууглекислого натрия с виннокаменной или лимонной кислотами, безвредными для здоровья; либо, наконец, вводится в них извне под давлением.

А в-четвертых, пробка вылетает из бутылки потому, что из твердых соединений, занимавших небольшой объем, сразу выделилось большое количество газа.

При взрыве пороха это внезапное увеличение объема при переходе из твердого состояния в газообразное происходит еще быстрее и еще значительнее. Оттого-то пороховые газы, стремясь расшириться, и выталкивают тяжелый артиллерийский снаряд с такой начальной скоростью, что он летит на десятки верст.

У французов есть поговорка: "Нельзя приготовить яичницу, не разбив яиц". Химику, услышав эту пословицу, остается только пожать плечами. Нет ничего легче и проще, как очистить яйцо, не разбивая его скорлупы.

Хотел бы думать, что вы уже догадались, как это сделать, если знаете, что твердая оболочка яйца - тоже углекислая известь, как мел и мрамор.

Стоит только опустить яйцо в слабый раствор соляной кислоты. Конечно, после растворения скорлупы - есть яйцо без хорошего промывания нельзя.

При этом вы попутно сможете показать желающим еще такой фокус:

Удельный вес сырого яйца немногим больше удельного веса слабой соляной кислоты. Опустившись на дно сосуда, яйцо покрывается пузырьками угольного ангидрида и всплывает на поверхность. На поверхности жидкости пузырьки газа оторвутся от скорлупы яйца и улетят в воздух, а яйцо вновь опустится.

Рис. 33. Ныряющее яйцо

Такое ныряние и всплывание яйца (рис. 33) будет происходить до тех пор, пока вся скорлупа не растворится.

Можете теперь вынуть яйцо, сполоснуть его водой и выпустить на сковородку, но можете проделать с ним еще один из следующих двух опытов.

Тоненькая пленка, облегающая яйцо, останется неразрушенной действием кислоты, растворившей скорлупу. Эта пленка пропускает кристаллические вещества (кристаллоиды) и задерживает так называемые коллоиды[24], к каковым относится яичный белок, не способный кристаллизоваться. Явление это называется диализом и используется в технике для отделения от коллоидных растворов нужных веществ.

Поэтому яйцо, положенное в чистую, несколько раз в сутки сменяемую воду, вскоре освобождается от следов соляной кислоты, проникшей через оболочку, и начинает впитывать в себя воду, не давая в то же время своему содержимому проникать наружу.

"Но позвольте, - спросите вы, - да разве вода - кристаллоид?"

Вспомните красивые кристаллы льда на наших окнах в зимнее время, рассмотрите внимательно иглы инея, покрывающего ветви деревьев зимою, и, наконец, вглядитесь в правильную форму мелких снежинок. Если вы задали такой вопрос, - вам станет неловко.

Через трое суток лежания в воде яйцо, освобожденное от скорлупы, заметно увеличится в объеме. Вот способ делать крупные яйца из мелких.

Но если вам покажется скучным трое суток ждать результатов предшествующего опыта, сделайте вместо него с тем же яйцом другой опыт.

Предложите кому-либо ввести в бутылку с широким горлом или в графин яйцо.

Задача эта старая, и решалась она всегда чисто физическим путем. Вкрутую сваренное яйцо, освобожденное от скорлупы, советуют положить острым концом в горло графина, из которого часть воздуха предварительно удалена нагреванием. Для этого достаточно сжечь в графине кусок бумаги. Воздух при этом расширяется, и часть его выходит наружу. Яйцо по мере охлаждения графина вталкивается внутрь последнего давлением наружного воздуха. В момент, когда оно падает на дно графина, слышится звук как бы выстрела. Это вслед за яйцом врывается в графин наружный воздух (рис. 34).

Рис. 34. Яйцо, вталкиваемое в сосуд атмосферным давлением

Еще эффектнее провести весь опыт чисто химическим путем. Ничего жечь внутри графина (с риском, что он еще, чего доброго, лопнет) не надо, а надо его наполнить угольным ангидридом и, держа в одной руке яйцо, другой быстро вылить в графин из пробирки крепкий раствор едкого кали (беречься брызг!) и в тот же момент закупорить отверстие графина яйцом.

Едкий кали поглощает угольный ангидрид, превращаясь в углекислый калий (поташ), так что в графине образуется разреженное пространство, и яйцо "всасывается" в графин.

Примечания:

2

Если, конечно, иметь в виду так наз. химически чистое железо, потому что технически применимое железо по составу далеко не просто.

23

Брожение - результат жизнедеятельности различных микроорганизмов, меняющих химический состав обитаемой ими питательной среды. Бактерии спиртового брожения разлагают сахарные вещества с выделением алкоголя, угольного газа и малых доз других соединений. Таким путем виноградный сок бродит, превращаясь в вино. Так же происходит и подъем теста дрожжами от выделяемой углекислоты. Действуют не сами живые организмы, а химические соединения (энзимы), ими выделяемые.

24

От греческого слова ????? - клей.