Майкл Фарадей - История свечи

Перейдем теперь к другому весьма важному разделу нашей темы. Припомните, что, когда мы занимались горением свечи, мы выяснили, что при этом образуются различные продукты горения. В числе этих продуктов - сажа, вода и еще что-то, до сих пор еще не исследованное нами. Воду мы собирали, а другим веществам предоставляли рассеиваться в воздухе. Займемся теперь исследованием некоторых из этих продуктов.

В этом деле нам поможет, в частности, следующий опыт. Вот здесь мы поставим горящую свечу и накроем ее стеклянным колпаком с отводной трубкой наверху.. Свеча будет продолжать гореть, так как воздух свободно проходит внизу и наверху. Прежде всего вы видите, что колпак делается влажным; вы уже знаете, в чем тут дело: это вода, получившаяся при горении свечи от действия воздуха на водород. Но, помимо этого, что-то выходит из отводной трубки наверху; это не водяной пар, это не вода, это вещество не конденсируется, и к тому же оно отличается особенными свойствами. Вы видите, что струе, выходящей из трубки, почти удается погасить огонек, который я к нему подношу; если я буду держать зажженную лучинку прямо в выходящей струе, она совсем погаснет. "Это в порядке вещей", - скажете вы; очевидно, это потому вас не удивляет, что азот не поддерживает горения и должен гасить пламя, раз свеча в нем ни горит. Но разве тут нет ничего, кроме азота?

Здесь мне придется забежать вперед: на основе имеющихся у меня знаний я постараюсь вооружить вас научными методами исследования таких газов и выяснения этих вопросов вообще.

Возьмем пустую банку и будем держать ее над, отводной трубкой, чтобы в ней собирались продукты горения свечи. Нам нетрудно будет обнаружить, что в этой банке собрался не просто воздух, а газ, обладающий еще и другими свойствами. Для этого я беру немного негашеной извести, заливаю ее самой обыкновенной водой и хорошенько размешиваю. Вложив в воронку кружок фильтровальной бумаги, я фильтрую через нее эту смесь, и в подставленную колбу стекает чистая, прозрачная вода. Такой воды у меня сколько угодно в другом сосуде, но для убедительности я предпочитаю употреблять в дальнейших опытах именно ту известковую воду, которая приготовлена на ваших глазах.

Если налить немного этой чистой, прозрачной воды в ту банку, куда мы собрали газ, идущий от горящей свечи, вы сейчас же увидите, как произойдет перемена... Видите, вода совсем побелела! Обратите внимание, что от обыкновенного воздуха это не получится. Вот сосуд с воздухом; я в него наливаю известковой воды, но ни кислород, ни азот и ничто другое, присутствующее в этом количестве воздуха, не вызовет никаких перемен в известковой воде; как бы мы ее ни взбалтывали вместе с тем обыкновенным воздухом, который содержится в этом сосуде, она остается совершенно прозрачной. Однако если взять эту колбу с известковой водой и обеспечить ей соприкосновение со всей массой продуктов горения свечи, она быстро приобретет молочно-белый оттенок.

Это белое, похожее на мел вещество в воде, состоит из извести, которую мы взяли для приготовления известковой воды, в соединении с чем-то, появившимся из свечи, т.е. как раз с тем продуктом, который мы пытаемся уловить и о котором я сегодня буду вам рассказывать. Это вещество становится для нас видимым благодаря его реакции на известковую воду, где проявляется его отличие от кислорода, азота, от водяного пара; это - новое для нас вещество, получаемое из свечи. Поэтому, чтобы как следует разобраться в горении свечи, нам следует еще узнать, как и из чего получается этот белый порошок. Можно доказать, что это действительно мел; если положить в реторту влажный мел и раскалить его докрасна, из него выделится как раз то самое вещество, что и из горящей свечи.

Существует и другой, лучший способ получения этого вещества, и притом в больших количествах, если хотят выяснить, каковы его основные свойства. Это вещество, оказывается, в изобилии есть там, где вам не пришло бы в голову подозревать его присутствие. Этот газ, выделяющийся при горении свечи и называемый углекислым газом, в огромных количествах содержится во всех известняках, в мелу, в раковинах, в кораллах. Это интересная составная часть воздуха находится в связанном виде во всех этих камнях; обнаружив это вещество в таких горных породах, как мрамор, мел и т. п., химик д-р Блэк[ 27 ] назвал его "связанным воздухом", так как оно находится уже не в газообразном состоянии, а вошло в состав твердого тела.

Этот газ легко получить из мрамора. На дне вот этой банки немного соляной кислоты; горящая лучинка, опущенная в банку, покажет, что в ней до самого дна нет ничего, кроме обыкновенного воздуха. Вот кусочки мрамора - прекрасного высокосортного мрамора; я их бросаю в банку с кислотой и получается нечто вроде бурного кипения. Однако выделяется при этом не водяной пар, а какой-то газ; и если я сейчас испытаю содержимое банки горящей лучинкой, я получу точно такой же результат, как от газа, выходившего из отводной трубки над горящей свечой. Не только действие здесь то же самое, но и вызвано оно точно таким же веществом, какое выделялось из свечи; этим способом мы можем получать углекислый газ в больших количествах: ведь сейчас наша банка уже почти наполнилась.

Мы можем также убедиться, что этот газ содержится не только в мраморе.

Вот большая банка с водой, в которую я насыпал мелу (такого сорта, какой можно найти в продаже для штукатурных работ, т.е. промытого в воде и очищенного от грубых частиц).

Вот крепкая серная кислота; именно эта кислота нам потребуется, если вы дома захотите повторить наши опыты (обратите внимание на то, что при действии этой кислоты на известняк и подобные породы получается нерастворимый осадок, тогда как соляная кислота дает вещество растворимое, от которого вода так не густеет).

Вас может заинтересовать вопрос, почему я проделываю этот опыт в такой посуде. Для того чтобы вы могли повторить в небольшом масштабе то, что я здесь делаю в крупном. Здесь вы увидите то же явление, что и раньше: в этой большой банке я добываю углекислый газ, по своей природе и свойствам одинаковый с тем, который получался у нас при горении свечи в атмосферном воздухе. И как бы ни различались между собой эти два способа получения углекислого газа, вы к концу нашего исследования убедитесь, что он оказывается во всех отношениях одинаков, независимо от способа получения.

Перейдем к следующему опыту для выяснения природы этого газа. Вот здесь полная банка этого газа - испытаем его горением, т.е. так, как мы уже испытывали целый ряд других газов. Как видите, он и сам не горит и не поддерживает горения. Далее, растворимость его в воде незначительна: ведь, как вы видели, его легко собирать над водой. Кроме того, вы знаете, что он дает характерную реакцию с известковой водой, которая от него белеет; и наконец, углекислый газ входит как одна из составных частей в углекислую известь, т.е. известняк.

Теперь я покажу вам, что углекислый газ все-таки растворяется в воде, хоть и незначительно, и в этом отношении, стало быть, отличается от кислорода и водорода. Вот прибор для получения такого раствора. В нижней части этого прибора находятся мрамор и кислота, а в верхней - холодная вода. Клапаны устроены так, чтобы газ мог проходить из нижней части сосуда в верхнюю. Сейчас я пущу мой аппарат в действие... Видите, как сквозь воду поднимаются пузырьки газа. Аппарат работал у нас со вчерашнего вечера, и мы, несомненно, обнаружим, что сколько-нибудь газа уже успело раствориться. Я открываю кран, отливаю этой воды в стакан и пробую ее на вкус. Да, она кисловатая - в ней есть углекислота. Если ее слить с известковой водой, получится характерное побеление, доказывающее присутствие углекислоты.

Углекислый газ - очень тяжелый, он тяжелее атмосферного воздуха. В таблице приводятся массы углекислого газа и некоторых других газов, которые мы с вами исследовали.

Тяжесть углекислого газа можно показать на целом ряде опытов. Прежде всего возьмем, например, высокий стакан, в котором нет ничего, кроме воздуха, и попытаемся налить в него немного углекислого газа из этого сосуда. По виду нельзя судить, удалось ли мне это или нет; но у нас есть способ проверки (опускает в стакан горящую свечку, она гаснет). Вот видите, газ действительно перелился сюда. И если бы я испытал его известковой водой, это испытание дало бы тот же результат. У нас получился как бы колодец с углекислым газом на дне (к сожалению, с такими колодцами иногда приходится иметь дело в действительности); опустим в него вот это миниатюрное ведерко. Если на дне сосуда есть углекислый газ, его можно зачерпнуть этим ведерком и извлечь из "колодца". Сделаем проверку лучинкой... Да, смотрите, ведерко полно углекислого газа.