От водорода до …? - Таубе Петр Рейнгольдович - Страница 30

Хлор не сразу нашел применение. Впервые хлор был использован в медицине. Раствор хлора в воде — хлорная вода — рекомендовалась как дезинфицирующее вещество врачам и студентам-медикам при работе на трупах. В 30-х годах прошлого столетия хлорную воду использовали для ингаляции при туберкулезе легких, дифтерии и некоторых других болезнях.

С развитием техники области применения хлора все более и более расширялись. Он применялся при изготовлении многочисленных химических соединений в анилиново-красочной и фармацевтической промышленностях, в производстве соляной кислоты, хлорной извести, гипохлоритов и т. д. Большие количества хлора используются для отбелки тканей и целлюлозы в бумажной и текстильной промышленностях. В цветной металлургии хлорированием получают некоторые металлы из руд. В химии высокомолекулярных соединений хлор используется при изготовлении пластических масс, синтетических волокон, каучука и т. д. Интересным свойством обладает одно из кислородных соединений хлора с магнием (хлорат магния). При действии этого вещества на хлопчатник последний теряет листья. Это используется при сборе хлопка. Веществ с подобным действием получено уже много. Они называются дефолиантами.

В первую мировую войну хлор нашел неожиданное применение как оружие массового уничтожения.

Вскоре после хлора был применен другой удушающий газ — фосген — соединение хлора с окисью углерода. Название нового газа отражало один из способов его получения. Это соединение образуется под влиянием солнечных лучей (от греч. «фос» — свет и «генао» — произвожу, т. е. рожденный светом). В 1917 г. массовое применение нашел иприт, который тоже содержал в себе хлор. К концу войны применялось более 50 различных боевых отравляющих веществ, 95 % которых были производными хлора. Чтобы судить об эффективности ОВ на полях войны, достаточно указать, что в одной только английской армии, занимавшей среди воюющих государств 5 место по своей численности, с июля 1917 г. по ноябрь 1918 г. ОВ вывели из строя более 160 000 человек.

Таков вкратце рассказ о зелено-желтом газе, который преступной волей кучки империалистов в первой мировой войне был превращен в убийцу тысяч людей.

В конце прошлого века техника и наука обогатились созданием ряда инструментов для определения физико-химических свойств различных элементов. Развитие науки требовало точных знаний о свойствах веществ. Поэтому, пользуясь новыми, более тонкими и чуткими приборами, физики заново измеряли температуры плавления и кипения тел, их оптические, электрические и другие свойства. В 1893 г. английский физик Джон Вильям Рэлей решил провести измерение удельных весов различных газов, в первую очередь тех, с которыми физики и химики чаще всего имели дело. Такими газами были азот, водород и кислород.

Определяя вес азота, Рэлей установил, что азот, полученный из воздуха, весит больше, чем азот, выделенный из его соединений. Так, литр «воздушного» азота весил 1,257 г, литр же азота, выделенного из соединений, весил 1,251 г. Разница была ничтожной, и начиналась она с тысячных долей грамма, с третьей цифры после запятой — 0,006. Шесть миллиграммов — столько, сколько, приблизительно, весит блоха. Но эта разница была постоянной, несмотря на различные способы выделения азота из многообразных его соединений.

Результаты своих исследований о «ненормальном» весе «воздушного» азота Рэлей опубликовал в известном английском журнале «Природа». В своей статье Рэлей обращался к ученым, читающим журнал, с просьбой объяснить весовую ненормальность «воздушного» азота. Лондонский профессор Вильям Рамзай высказал остроумную догадку. Он предположил, что «воздушный» азот весит больше потому, что в нем есть примесь какого-то тяжелого газа. Однако догадка Рамзая опровергалась данными опытных исследований. Ведь воздух неоднократно исследовался многими учеными. Состав его, казалось всем, установлен настолько точно, что невозможно было допустить в нем наличие каких-то неизвестных примесей. Все же это не помешало Рэлею и Рамзаю взять на себя труд пересмотреть работы прежних исследователей. И вот, просматривая пожелтевшие от времени рукописи Гэнри Кэвендиша, умершего более столетия назад, они неожиданно натолкнулись на описание интересного опыта, результаты которого остановили на себе внимание обоих исследователей. Опыт заключался в следующем: через дугообразно изогнутую стеклянную трубку, наполненную смесью азота с кислородом и опущенную концами в рюмки со ртутью, в течение трех недель пропускались электрические искры. Длительность опыта объяснялась тем, что источником электричества являлась электрофорная машина. Искры от нее получались слабые и проскакивали в трубке через большие промежутки времени. Продукт реакции «оранжевый дым» — окислы азота поглощались каплями щелочи, которую Кэвендиш вводил пипеткой в трубку. Когда ртуть заполнила всю трубку и азот с кислородом полностью, перейдя в «оранжевый дым», растворились в щелочи, опыт был закончен. Однако, присмотревшись внимательно, Кэвендиш заметил над ртутью и щелочью маленький пузырек газа. Несмотря на длительное пропускание электрических искр он так и не превратился в «оранжевый дым».

Кэвендиш был весьма странным человеком. Предание сохранило память о Кэвендише как о довольно большом чудаке. Он был сказочно богат, нелюдим, молчалив и всю жизнь занимался научными исследованиями. Несмотря на то, что он сделал ряд замечательных открытий, ученый никогда никому о них не рассказывал и почти никогда не публиковал своих работ. Странности его носили анекдотический характер. Рассказывали, что его огромной научной библиотекой мог пользоваться всякий, кто оставлял расписку в том, что такой-то такого-то числа взял книгу в библиотеке Кэвендиша. Исключения из этого правила Кэвендиш не делал и для себя. Кэвендиш был очень аккуратным человеком. Точнейшим образом записав в журнал опыт, он не забыл упомянуть и о крошечном пузырьке газа, который, несмотря на все старания Кэвендиша, так и не удалось превратить в «оранжевый дым». Так в записях этого чудака, сказочного богача и выдающегося ученого своего времени Рэлей и Рамзай нашли указания на то, что «…в нашей атмосфере содержится … часть воздуха, которая отличается от всего остального и … что она не больше одной 125 части его».

Наткнувшись на эту замечательную запись, Рэлей решил повторить опыт Кэвендиша, но только в большем масштабе. Он воспользовался для получения электричества высоковольтным генератором. Несколько часов пронизывали искры смесь азота и кислорода. Когда соединение азота с кислородом было растворено в едком натре, Рэлей обнаружил в баллоне какой-то газ, очевидно, тот самый, который сто лет назад нашел Кэвендиш и который утяжелял «воздушный» азот.

Рамзай поступил иначе. Он воспользовался способностью азота легко соединяться с накаленным магнием. Получив несколько литров азота из воздуха, Рамзай в течение десяти суток пропускал его через трубку с нагретым докрасна магнием. Весь азот соединился с раскаленным магнием. Весь, кроме небольшого объема неизвестного газа, который ни при каких условиях не соединялся с магнием.

Так, идя разными путями, Рэлей и Рамзай пришли к одной цели. Неизвестный газ, входящий в состав воздуха, был выделен. Он отличался полной неспособностью к соединению с другими веществами, т. е. инертностью. Ни разрушающий фтор, ни жадный к соединению хлор, ни активные металлы — натрий, калий, ни другие элементы не могли соединиться с новым газом при всех доступных условиях. От греческого слова «аргос», что значит «ленивый» («а» — отрицание, «эргон» — дело), Рэлей и Рамзай назвали новый газ аргоном.

Существование, свойства и местонахождение химически инертных элементов было предсказано на основе закона Менделеева за 20 лет до открытия аргона русским революционером-народовольцем Н. А. Морозовым.

В августе 1894 г. на съезде физиков, химиков и естествоиспытателей в старинном университетском городе Оксфорде Рэлей сделал доклад о новом газе. «В каждом кубометре воздуха содержится около пятнадцати граммов аргона. В зале, в котором заседает съезд … содержится несколько пудов аргона», — утверждал в своем докладе Рэлей. Открытие аргона явилось победой точности, победой и торжеством третьей значащей цифры после запятой. Аргон вскоре оказался очень доступным и дешевым. Как известно, получение синтетического аммиака основано на реакции соединения водорода и азота; водород получают из генераторного газа или воды, азот — из воздуха. Но если из воздуха удалить кислород, водяные пары и углекислый газ, то останется азот в смеси с аргоном. Что же останется, когда азот соединится с водородом и образуется аммиак? Очевидно, аргон. Таким образом, аргон является «отходом» производства и притом в значительных количествах. На тонну аммиака нужно около тысячи кубометров азота, который получают из воздуха. В смеси с азотом будет около десяти кубометров аргона. Ведь в каждом кубометре воздуха содержится 9,3 л аргона, а он-то в реакциях синтеза не участвует. Аргон — недеятельный газ, он используется для защиты веществ от воздуха, водяных паров и некоторых других газов. Аргон — хороший панцирь от подобных «опасностей». Например, при разливке расплавленного магния, который на воздухе немедленно загорается, можно использовать аргон. В некоторых производствах аргон просто незаменим, особенно там, где кислород разрушает продукцию, а азот нежелателен из-за способности поддерживать жизнь бактерий.