Ох уж эти школьные опыты! (из книги В. П. Катаева «Разбитая жизнь, или Волшебный рог Оберона»)

…Стало известно, что если кусочек самого обыкновенного цинка положить в стеклянный сосуд и залить его самой обыкновенной азотной или, кажется, серной кислотой, то произойдет химическая реакция и станут выделяться пузырьки водорода; если же этот газ собрать в сосуд и прикрыть горло сосуда стеклянной воронкой, то водород, будучи легче воздуха, начнет выходить через трубочку воронки, и тогда его можно поджечь спичкой, и он будет гореть язычком тихого, спокойного пламени, как было изображено на рисунке в толстом учебнике физики Краевича.

Мечта добыть собственными силами и в домашних условиях этот легкий безвредный горючий газ с такой силой и страстью овладела моим воображением, что я уже ни о чем другом не мог думать. В дальнейшем мне уже рисовалась картина небольшого дирижабля, который я сделаю собственными руками, наполню его водородом собственного изделия и запущу в небо на удивление всей улице, посадив в гондолу какое-нибудь животное – кошку или даже смирную собачку, – это придаст моему эксперименту строго научный характер и вызовет всеобщее восхищение, смешанное с удивлением: как это случилось, что в общем такой плохой ученик, как я – даже, можно сказать, двоечник, – провел столь блестящий научный эксперимент! Вот и судите после этого человека по отметкам!

Эти и тому подобные честолюбивые мысли до последней степени разогрели мое нетерпение, и я не откладывая дела в долгий ящик тут же, немедленно, приступил к опыту.

Однако физический опыт добычи водорода, представлявшийся мне сначала поразительно простым и легким, вдруг оказался довольно сложным, так как требовал материалов, лабораторной посуды и химикалий, на приобретение которых у меня не было средств.

Конечно, специальный сосуд для соединения цинка с кислотой можно было заменить простым чайным стаканом из буфета, но это уже будет совсем, совсем не то: пропадет весь внешний вид опыта! Только специальная колба из тонкого тугоплавкого стекла с пробкой и трубочкой для выхода газа могла придать моему опыту подлинно научный блеск, строго академическую форму. С цинком дело обстояло проще всего: почти во всех домах нашего города наружные подоконники и водосточные трубы делались из цинка или, во всяком случае, из железа, покрытого цинком, так что их обрезков можно было набрать сколько угодно на любой стройке. Я натаскал довольно много подобных обрезков. Увы, знающие люди сказали мне, что это не чистый цинк и для опыта он не годится. Надо достать настоящий, химически чистый цинк, без примесей. Такого рода цинк в виде крупных зерен можно было купить в аптеке, хотя и не во всякой, а вернее всего, в аптекарском магазине или москательной лавке, причем оказалось, что этот самый зернистый, чистый цинк стоит копеек двадцать небольшой пакетик. Денег же у меня совсем не было. А еще предстояло купить колбу, стеклянную воронку, резиновую трубочку, чтобы пропустить полученный газ через воду, а также – и это самое существенное – приобрести кислоту, которую в аптеке отпускали только по рецептам и то исключительно совершеннолетним, а несовершеннолетним вообще ни за какие деньги не отпускали.

…Вот когда я горько пожалел, что еще не достиг совершеннолетия!

Обрезки оцинкованного железа, наваленные под кроватью, вызывали брезгливые улыбки тети, действующие на меня гораздо сильнее, чем любой выговор и даже более серьезные меры.

Смирив гордость, я подошел к тете и заискивающим голосом попросил пятьдесят копеек.

Сумма была огромная.

Но тетя не удивилась, а только спросила подозрительно:

– Зачем?

– Мне очень, очень нужно, тетечка, – лживо-ласковым голосом сказал я. – Пока это секрет. Потом вы сами узнаете. Честное благородное слово!

– Нет, прежде чем я не узнаю зачем – не дам. Даже не проси.

– Ну, тетечка, – захныкал я, применяя последнее средство убеждения, в общем-то доброй и мягкосердечной тети.

Но на этот раз она была непоколебима.

– Зачем? – ледяным голосом повторила она.

– На двугорлую колбу и… и… и на эту… кислоту, – выдавил я из себя.

– Кислота! – в ужасе воскликнула тетя. – Ты просто сошел с ума.

– Ну, тетечка! – взмолился я. – Мне очень необходимо и полезно.

– Полезно? – саркастически переспросила тетя.

– Да, в научном смысле, – подтвердил я, – для одного физического опыта.

Тетя побледнела.

– Не хватает нам в квартире еще физических опытов с кислотой! – сказала она. – Ни под каким видом. Я тебе это категорически запрещаю. Ты слышишь? Категорически. – И она удалилась, зашумев юбкой.

…Ну, скажите сами, что оставалось мне делать?

Оставалась одна надежда на географический атлас Петри. Это был отличный, очень толстый сборник географических карт всех стран, морей и океанов земного шара в твердом черном коленкоровом переплете с металлическими наугольничками по краям, который стоил в книжном магазине два с полтиной – сумма астрономическая. Не все родители могли приобрести такое учебное пособие своим детям; в сущности, и моему папе было это не по карману; но папа всегда мечтал сделать из меня образованного человека, чего бы это ни стоило; он поднатужился, сократил некоторые свои расходы и купил мне атлас Петри, умоляя беречь эту книгу как зеницу ока для того, чтобы она могла с течением времени перейти Женьке, а от Женьки в будущем Женькиным детям и даже внукам: пусть они все будут высокообразованными, интеллигентными людьми.

Так вот, теперь у меня оставалась одна надежда на атлас Петри. Его можно было в любой момент и без особого труда загнать в магазин подержанных учебников и получить на руки верных полтора рубля, в крайнем случае рубль тридцать.

Я понимал, что делаю подлость, но во мне уже разбушевались такие страсти, что совесть умолкла перед картиной великого физического эксперимента, который я собирался совершить.

В сущности, это было желание победить мое неверие в науку, которое я испытывал в глубине души, так как мне почему-то всегда – говоря по совести – казалось невероятным чудо превращения цинка в водород; казалось невозможным, что вот я в один прекрасный миг зажигаю спичку, подношу ее к стеклянной трубке – и тотчас загорается спокойный, мирный, безопасный язычок чистого пламени, появившийся, так сказать, ниоткуда. Вместе с тем я верил – именно верил – в могущество науки, в слова, напечатанные в учебнике Краевича таким убедительным шрифтом, под гравированным на меди изображением склянки и трубки с горящим над ней огоньком.

Это была мучительная душевная борьба веры с неверием; в конце концов она должна была как-то разрешиться, и чем скорее, тем лучше. Я горел от нетерпения; даже не горел, а скорее сходил с ума, и мое тихое помешательство, незаметное для окружающих, выдавали лишь мои глаза с остановившимися зрачками, которые я видел, проходя в передней мимо зеркала.

Меньше всего обратил внимание на мои зрачки и прикушенные губы еврей-букинист, который, проворно перелистав атлас Петри – нет ли вырванных карт? – и небрежно зашвырнув его куда-то под прилавок, выложил серебряную мелочь, среди которой так обольстительно блеснули два полтинника с выпуклым профилем государя императора. Всего в моем кармане очутилось один рубль тридцать пять копеек, и я сейчас же побежал делать покупки. Мне сразу же повезло. Аптекарь согласился отпустить опасную кислоту, когда узнал, что она нужна мне для научных целей – производства водорода, газа по тем временам вполне невинного. У него также нашелся кристаллический цинк в виде как бы окаменевших крупных металлических капель. Отмеривая мне эти химические элементы, аптекарь, однако, вскользь предупредил меня, что если водород – не дай бог – смешается с кислородом – то есть практически с обыкновенным комнатным воздухом, – то получится так называемый гремучий газ, который легко может взорваться, если его поджечь. Во избежание этого аптекарь посоветовал мне собрать водород в перевернутую стеклянную воронку и терпеливо подождать, пока он полностью не вытеснит оттуда воздух, и лишь после этого приступать к зажиганию. Впрочем, сказал он, можно обойтись и без воронки – простой двугорлой ретортой или банкой.

Поблагодарив аптекаря, я помчался в магазин лабораторной посуды, где был ошеломлен множеством колб, пробирок, штативов, зажимов, спиртовых лампочек, двугорлых банок, пробок разных сортов и калибров.

В особенности меня взволновал вид реторт, этих как бы стеклянных желудочных пузырей с таинственно изогнутыми стеклянными отростками, откуда, вероятно, должен капать в тончайший стаканчик какой-нибудь сложнейший продукт перегонки, даже, может быть, эликсир жизни.

В ретортах было нечто средневековое, дошедшее до наших дней из мастерских алхимиков в бархатных колпаках, беретах, камзолах и мантиях, прожженных различными кислотами, с помощью которых они добывали философский камень и превращали пыль в чистое золото.

Очень хотелось купить реторту, однако эта посудина была мне не по карману, и я ограничился покупкой множества сравнительно недорогих пробирок, колбочек и даже одного дешевенького штатива, совершенно мне ненужного, но имевшего такой научный вид, что я не в силах был удержаться от покупки.

…Дыша от нетерпения как собака, я принес всю эту дребедень домой и, прокравшись, как вор, с черного хода в нашу комнату, спрятал под кровать и надежно замаскировал белым фаянсовым ночным горшком.

На другой день, отпросившись со второго урока, я, не слыша под собой ног, побежал домой, где в этот час обычно никого не было. Открывая мне дверь, кухарка подозрительно посмотрела на мое возбужденное лицо и пробормотала что-то нелестное, но мне удалось убедить ее, что я заболел: по-видимому, свинкой. Эта добрая душа поверила моей брехне и даже посоветовала поскорее лечь в постель и на всякий случай выпить малины.

С хитростью опасного сумасшедшего я сумел убедить ее, что это скоро пройдет, если меня никто не будет беспокоить и входить в комнату.

Прежде всего я постарался придать эксперименту наиболее внушительный характер. Я сделал все возможное, чтобы наша комната с тремя железными кроватями, где спали папа, я и Женька, походила на кабинет какого-нибудь великого ученого вроде, например, Менделеева с его грозным лицом и львиной гривой.

Я притащил из гостиной столик, покрытый знаменитой плюшевой скатертью чуть ли не вековой давности, которая почему-то считалась величайшим украшением нашей квартиры, местом, где обычно находился толстый фамильный альбом с пружинными застежками, где в овальных и прямоугольных вырезах помещались фотографии всех наших родных и знакомых.

Выбросив альбом в угол, я поставил столик посередине комнаты и положил на него несколько томов энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона из папиного книжного шкафа, что соответствовало моему представлению о рабочем столе великого ученого, заваленном, кроме того, разными манускриптами; но так как манускриптов в доме у нас не имелось, а заменить их своими гимназическими тетрадями было просто глупо, то я свернул в трубку свои классные таблицы изотерм и небрежно бросил на стол, что получилось довольно эффектно и весьма напоминало манускрипты ученого. В сочетании с лабораторной посудой, горелкой Бунзена и старым волшебным фонарем все это, по моему мнению, имело весьма научный вид. Не хватало только гусиного пера в чернильнице – и картина была бы вполне закончена. Увы, гусиного пера в доме не было, и я даже подумывал, не отложить ли на некоторое время опыт, чтобы я мог перелезть через забор на участок профессора Стороженко, где профессорская жена водила домашнюю птицу, и выдрать из хвоста красавца гусака парочку белоснежных перьев.

Но нетерпение мое было так велико, что я, хотя и не без некоторой душевной боли, примирился с мыслью, что рядом с манускриптами из чернильницы не будут торчать гусиные перья.

Я немного полюбовался издали на свой рабочий стол, уставленный рядами пробирок и прочей лабораторной посудой, и приступил к делу.

Я поставил посередине стола на плюшевую скатерть большую двугорлую банку; в одно горлышко я воткнул пробку со стеклянной трубочкой, а в другое горлышко насыпал из пакетика зерна цинка; после этого с величайшей осторожностью я стал наливать через стеклянную воронку кислоту. До последнего момента мне не верилось, что из цинка начнет выделяться водород. Каково же было мое восхищение и гордость, когда я увидел, что из зерен цинка действительно стали бурно выделяться пузырьки газа, уходя бисерными цепочками вверх. Тогда я заткнул свободное горлышко пробкой и некоторое время как зачарованный следил за реакцией, прислушиваясь к магическому шипенью, доносившемуся из двугорлой банки.

Чудо свершилось.

…Водород обильно и безотказно выделялся, азотная кислота, слегка пованивая чем-то тухлым, бурлила. Я послюнил палец и осторожно приблизил его к трубке, на кончике которой тотчас вздулся пузырь: это шел воздух, вытесняемый из двугорлой банки водородом.

Опыт превзошел все мои ожидания!

…Теперь оставалось лишь подождать минут десять или пятнадцать, пока водород не вытеснит весь воздух из банки и через трубку начнет выходить чистый водород. Я дрожал от нетерпения поскорее поднести спичку к трубочке и наконец собственными глазами увидеть, каким тихим и смирным язычком пламени загорится водород. Двугорлая банка была довольно большая, и я решительно не знал, когда же наконец воздух окончательно вытеснится и можно будет зажечь водород.

Мне казалось, что я ожидаю уже несколько часов, в то время как прошло минуты две, не больше, но главная беда заключалась в том, что никак нельзя было определить на глаз – вытеснился ли уже из банки воздух или еще не вытеснился.

Несколько раз я уже слюнил кончик трубочки и каждый раз видел вздувшийся пузырек, но водород это или воздух – было неизвестно.

…В банке происходила бурная реакция, зерна цинка, подпрыгивали, таяли, выделяя пузырьки…

Мое нетерпение дошло до степени беспамятства. Ждать больше не было сил. А, собственно, чего ждать? Ждать, пока водород не вытеснит воздух? А как я об этом узнаю, если они оба одинаково бесцветны?

Тогда злой дух нетерпения вкрадчиво шепнул мне на ухо:

– А ты попробуй. Послюни трубку и подожги пузырек. Если это гремучий газ, то он просто тихонечко взорвется (ведь пузырек такой маленький!), а если это уже чистый водород, то загорится тихий мирный огонек. Только и всего. Риска никакого. Не правда ли?

– Неправда, – шептал благоразумный инстинкт самосохранения, пытаясь возражать коварному голосу нетерпения, но соблазн был так велик, что голоса рассудка я уже не услышал.

Суетясь от нетерпения, я наслюнил кончик трубки, и, когда вздулся пузырек, я зажег спичку и дрожащей рукой поднес к нему огонь. В тот же миг пузырек слегка взорвался, но – увы! – на этом дело не кончилась. Вслед за небольшим, как бы совсем игрушечным взрывом я услышал нечто вроде всхлипа, за которым последовал зловещий, всасывающий звук, и я увидел, как огонь спички молниеносно всосался через трубочку в двугорлую банку, наполненную гремучим газом, и перед моим лицом раздался такой силы взрыв, что я на миг потерял сознание, но тут же пришел в себя от звона посыпавшихся стекол… от вида…

…Ядовито-желтого, удушливого грибовидного дыма, возникшего в воздухе посередине опаленной комнаты…

…По всем углам расшвырявшего черно-зеленые тома Брокгауза и Ефрона, осколки пробирок, обгорелые клочья изотермических карт и помятый глобус, который я в последнюю минуту успел водрузить на стол рядом с волшебным фонарем.

Все вокруг было залито брызгами жгучей кислоты, лишь один я был цел и невредим среди этого хаоса, среди этой Хиросимы, что лишний раз подтвердило мою феноменальную везучесть, свойственную всем мальчикам с двумя макушками.

Ворвавшаяся в комнату с мокрой тряпкой в руке кухарка кое-как грубо и решительно усмирила разбушевавшуюся стихию Химии, но когда она попыталась сдернуть со стола знаменитое плюшевое покрывало, залитое вонючей жидкостью, то оказалось, что оно насквозь и целиком сожжено дьявольской кислотой.

Покрывало перестало существовать как таковое. Оно дематериализовалось на наших глазах, едва лишь кухарка прикоснулась к нему своими грубыми, решительными пальцами, оно полезло вдоль и поперек какими-то странными волокнами, а эти волокна, в свою очередь, превращались в еще более странные дымящиеся хлопья, и это исчезновение на наших глазах такого дорогого и любимого предмета домашней роскоши пронзило мою душу поздним раскаянием и таким ужасом, по сравнению с которым внезапное появление на пороге тети с зонтиком, тетрадками под мышкой и с драматическими голубыми глазами на бледном лице было ничто.

– Я так и чувствовала! – прошептала тетя, ломая руки в перчатках, и тетрадки упали на пол, откуда поднимался едкий туман разлитой азотной кислоты, от которого слезились глаза…

* * *

Какую кислоту взял для опыта Валя Катаев?

В рассказе говорится о «самой обыкновенной азотной или, кажется, серной кислоте». А какая кислота была взята на самом деле? Точно не азотная! Гимназист Валя Катаев не изучал химию (опыты он делал, руководствуясь учебником физики Краевича). В те годы в Пятой одесской мужской гимназии отдельного курса химии не было, элементы химических знаний были включены в курс физики. Поэтому неудивительно, что в сознании гимназиста разница между азотной и серной кислотой не отложилась. А она есть! Тот, кто изучал химию в школе, должен помнить, что в реакции с металлами азотная кислота не выделяет водород. В азотной кислоте цинк, конечно, растворился бы, превратившись в соль, нитрат цинка. Но продуктом восстановления азотной кислоты будет не водород, а чаще всего оксиды азота. Значит, это не могла быть азотная кислота. Серная кислота для этих целей годится, но непременно разбавленная. Концентрированная серная кислота тоже в реакции с цинком выделит не водород, а сернистый газ и сероводород.

Кстати, в тексте рассказа есть еще ряд химических неточностей. Катаев пишет о «превращении цинка в водород» и описывает, как «из зерен цинка действительно стали бурно выделяться пузырьки газа». Но, как вы понимаете, водород выделялся не из зерен цинка, а на поверхности цинка из кислоты. Цинк, разумеется, не может превратиться в водород, потому что атомов водорода в его составе нет. И аптекарь отмеривал своему покупателю не «химические элементы», а вещества: простое вещество (цинк) и сложное вещество (кислота). Химический элемент – это, попросту говоря, определенный вид атомов. А то, что можно купить в аптеке, отмерить, налить, понюхать, поджечь – это вещества. В состав веществ входят атомы, и если это атомы одного химического элемента, то вещество является простым. Простое вещество цинк – блестящий металл в виде гранул, способный вытеснять водород из кислот, – состоит из атомов химического элемента цинка. Название химического элемента, как правило, совпадает с названием простого вещества. Если один химический элемент образует несколько простых веществ (как вы помните, это называется аллотропными видоизменениями), то чаще всего к названию элемента добавляется какое-то определение: красный фосфор и белый фосфор, белое олово и серое олово, кристаллическая сера и пластическая сера. А иногда для аллотропов придумывают специальные названия: химический элемент кислород (О) образует простые вещества кислород (О₂) и озон (О₃), а химический элемент углерод образует простые вещества графит и алмаз (впрочем, аллотропных видоизменений углерода гораздо больше).

Но какую же кислоту отпустил Вале аптекарь? Вероятнее всего, соляную. Именно соляная кислота продается в аптеке. В 1897 г. российский физиолог Иван Петрович Павлов обнаружил, что желудок человека и млекопитающих вырабатывает соляную кислоту, которая составляет 0,5 % от массы желудочного сока. Людям с пониженной кислотностью желудочного сока прописывали соляную кислоту, которую можно было купить в аптеке. Сейчас 6 %-ная соляная кислота продается в аптеках в составе раствора Демьяновича – средства для лечения некоторых кожных заболеваний. Суть действия этого препарата заключается в реакции, при которой на поверхности кожи выделяется мелкодисперсная сера и сернистый газ, они-то и действуют на причину заболевания, например, на чесоточного клеща. А образуются эти вещества при обработке кожи сначала 60 %-ным раствором тиосульфата натрия, а затем соляной кислотой. При этом происходит реакция:

Na₂S₂O₃ + 2HCl = 2NaCl + S + SO₂ + H₂O

Соляная кислота – это водный раствор газообразного хлороводорода HCl. Массовая доля хлороводорода в соляной кислоте не может превышать 37 % из-за ограниченной растворимости газов в воде. Соляная кислота называется так потому, что получили ее впервые из поваренной соли прокаливанием ее с железным купоросом FeSO₄ ? 7H₂O:

2(FeSO₄ ? 7H₂O) + 2NaCl = 2HCl + Fe₂O₃ + Na₂SO₄ + SO₂ + 13Н₂О

Этим способом монах-алхимик Василий Валентин в XV в. получил пары, которые при растворении в воде дали то, что мы сейчас называем соляной кислотой, а Василий Валентин назвал spiritus salis (дух соли). Арабским алхимикам этот способ был известен несколькими веками ранее.

Немецкий химик Иоганн Рудольф Глаубер в середине XVII в. заменил в этом рецепте железный купорос на концентрированную серную кислоту и получил значительно более чистую соляную кислоту:

2NaCl + H₂SO₄ = 2HCl + Na₂SO₄

В реторте после отгонки соляной кислоты оставалась соль, которую Глаубер растворил в воде и исследовал. Оказалось, раствор соли обладает слабительным действием. Глаубер назвал ее Sal mirabile (удивительная соль). До сих пор ее используют в медицине под названием «глауберова соль». А природный кристаллогидрат Na₂SO₄ ? 10Н₂О назвали мирабилитом. По способу Глаубера соляную кислоту получали еще в ХХ в. Надо полагать, именно такую кислоту купил в аптеке Валя Катаев.

Почему нечистый цинк не годится для опыта по получению водорода?

И цинк с примесями, и оцинкованное кровельное железо прекрасно взаимодействуют с кислотой с образованием водорода. Кстати, цинк с примесями свинца и других менее активных металлов с кислотой взаимодействует значительно быстрее, чем химически чистый цинк. Контакт двух металлов разной химической активности в растворе электролита создает так называемую гальваническую пару, в которой более активный металл (в данном случае цинк) окисляется быстрее, а менее активный, наоборот, не окисляется, пока сосед «отвлекает на себя» ионы водорода, выступающие в роли окислителя. Поэтому гранулы цинка, побывавшие в пробирке с кислотой, как бы чернеют: светлый блестящий цинк растворяется, а на поверхности выступают темные кристаллики свинца, висмута и других примесей, не растворяющихся в соляной кислоте. Но почему тогда загрязненный цинк не рекомендуют брать для получения водорода? А потому что примесями к цинку могут быть не только менее активные металлы, но и мышьяк, фосфор, сера. Атомарный водород в момент выделения восстанавливает эти примеси до летучих водородных соединений арсина (AsH₃), фосфина (РН₃), сероводорода (Н₂S). Все эти соединения представляют собой ядовитые газы с неприятными запахами. У чистого арсина нет запаха, но загрязненный имеет чесночный запах. Фосфин обладает «запахом гнилой рыбы», а сероводород имеет «запах тухлых яиц». Он-то, видимо, и выделялся вместе с водородом в опыте гимназиста Катаева, «слегка пованивая чем-то тухлым». Значит, цинк, проданный в аптеке, тоже был загрязнен примесями серы или сульфидов, и опыт был не вполне безопасен. Чтобы очистить водород от примеси ядовитых газов, нужно было бы пропускать его через раствор какого-нибудь окислителя, способного окислить эти газы до безвредных солей. Например, через подкисленный раствор дихромата калия или перманганата калия. А поместить этот раствор следовало бы в двугорлую промывную склянку (склянку Вульфа), соединенную газоотводной трубкой с той склянкой, где бесстрашный экспериментатор получал водород.

О какой химической посуде идет речь в рассказе?

Восторг, который охватил гимназиста Валентина в магазине лабораторного оборудования, понятен. Стеклянная химическая посуда завораживает совершенством своих форм. Многое из того, чем в начале ХХ в. любовался и даже пользовался незадачливый экспериментатор, изобретено за сотни лет до описываемых событий и до сих пор встречается в химических лабораториях. «Специальный сосуд для соединения цинка с кислотой» – это аппарат Киппа, которым и сейчас пользуются в школьных химических лабораториях. Раньше его форма ассоциировалась у учеников со снеговиком, а сейчас они чаще при взгляде на аппарат Киппа вспоминают кальян. Прибор этот с середины XIX в. производила голландская фирма научных приборов, принадлежавшая аптекарю Петеру-Якобу Киппу, отсюда его название. В аппарате Киппа получают газы действием какого-либо раствора на твердое вещество, если для реакции не требуется нагревание. Прибор устроен таким образом, что при перекрывании газоотводной трубки избыток газа выдавливает кислоту в сферическую воронку и реакция прекращается. Стоит открыть кран, и газ выходит из сферического резервуара, давление в нем падает, кислота возвращается туда, где находится цинк, и снова начинается выделение водорода. То есть реакцию можно в любой момент как остановить, так и возобновить. Это очень удобно и экономно. Но у Валентина не было денег на такой дорогостоящий прибор.

Двугорлая реторта, восхищавшая юного естествоиспытателя, не предназначена для получения водорода. Как и колба, и в отличие от аппарата Киппа, реторта изготовлена из тонкого жаропрочного стекла и предназначена для нагревания веществ. Но отогнутый вниз носик реторты позволяет сконденсировать образующиеся пары и собрать конденсат в колбочку. Реторту использовали для перегонки или отгонки летучих веществ. Алхимики пользовались ретортами с незапамятных времен, и до сих пор их выпускают стеклодувные мастерские.

Горелка Бунзена, названная так в честь немецкого химика Роберта Бунзена, была описана им в одной из публикаций в середине XIX в. Она предназначена для сжигания газообразного топлива, чаще всего природного газа. В Одессе до 1962 г. не было газопровода от месторождения природного газа. Правда, в 1865 г. в городе был построен газовый завод, на котором из каменного угля, поставлявшегося морем из Кардиффа, производился искусственный светильный газ (смесь водорода, угарного газа и метана). Но искусственный газ использовался в основном для освещения улиц газовыми фонарями. На кухнях горожане готовили в печках или на керосинках. Следовательно, подводки газа в семье Катаевых не было, и покупка горелки практического смысла не имела. Для получения водорода горелка и не нужна, но может пригодиться при испытании водорода на чистоту.

Двугорлая банка, на которой в конце концов и остановился гимназист Валя, называется промывной склянкой Вульфа. Она сконструирована в XVIII в. английским химиком Питером Вульфом и предназначена для промывания или осушения газов. В склянку наливают на четверть объема промывную или осушающую жидкость. Газ поступает в склянку через одно из отверстий. В горлышко вставлена пробка с газоотводной трубкой, опущенной в жидкость. Пробулькивая через жидкость, газ очищается от примесей, а затем выходит из другого отверстия. Но можно использовать склянку Вульфа и для других целей, например для получения водорода.

Склянки Вульфа

Как избежать взрыва водорода?

Приступая к опыту, Валентин Катаев знал о взрывоопасности смеси водорода с кислородом или с воздухом. Аптекарь предупредил его о неизбежности образования гремучего газа. Гремучим газом называют смесь водорода с кислородом, взрывающуюся при поднесении к ней пламени. Гремучей является любая смесь горючего газа с кислородом или воздухом. Например, причиной аварий в угольных шахтах обычно является взрыв гремучей смеси рудничного газа (метана) с воздухом.

Не любая смесь водорода с кислородом или воздухом способна взрываться. Если в гремучем газе соотношение объемов водорода и кислорода равно 2:1, взрыв будет наиболее мощный. При изменении пропорций сила взрыва уменьшается, а если водорода в смеси менее 3 % или более 92 %, она не воспламенится. Для смеси водорода с воздухом наиболее сильный взрыв произойдет при 28 % водорода, а если водорода менее 4 %, она не загорится. В отличие от метана, водород практически не встречается в природе, но со взрывом гремучего газа тоже могут быть связаны несчастные случаи, от взрывов в лабораториях до происшествий на производстве.

История исследования водорода начинается после 1766 г., когда он был открыт английским химиком Генри Кавендишем. Обнаружилось, что газ этот чрезвычайно легкий и горючий. Рассказывают, что французский химик, пионер воздухоплавания Жан Франсуа Пилатр де Розье решил проверить, что будет, если вдохнуть водород. Наполнив легкие водородом, он выдохнул его на пламя свечи. Как и гимназист Катаев, он думал, что водород просто сгорит на воздухе. К сожалению, в легких водород смешался с воздухом, гремучий газ при соприкосновении с пламенем воспламенился, огонь распространился (как и в опыте Вали Катаева) на весь объем смеси, находящейся в легких, и произошел взрыв! Пилатру де Розье показалось, что все его зубы вылетели вместе с корнями. Но в этот раз бесшабашный химик остался в живых. И все же именно несчастный случай с участием водорода стоил ему жизни.

Здесь нужно немного вспомнить историю воздухоплавания. Братья Монгольфье в 80-е гг. XIX в. изобрели воздушный шар, поднимающийся в атмосфере благодаря наполнению теплым воздухом. Сначала была идея наполнить шар водородом, но не удалось создать герметичную оболочку для газа, молекулы которого легко проходили сквозь ткань. Одновременно с братьями Монгольфье над проблемой воздухоплавания работал французский физик Жак Шарль. Он, как и братья Монгольфье, решил наполнять шар легким газом водородом, но сумел решить проблему проницаемости оболочки: пропитал ткань раствором каучука в скипидаре, сделав ее газонепроницаемой. Испытание шарльера произошло несколькими месяцами позже монгольфьера. Пилатр де Розье увлекся воздухоплаванием и решил объединить достоинства монгольфьера и шарльера в одном аэростате с двумя оболочками, в одной из которых содержится водород, а вторая в ходе полета наполняется горячим воздухом. Такой аэростат должен был обладать большей маневренностью. Но соседство горючего водорода и открытого пламени привело к трагедии. Во время пробного полета розьера через Ла-Манш искра из нижней оболочки попала в верхний баллон с водородом, аэростат загорелся, Пилатр де Розье и его спутник погибли вместе с аэростатом.

Эта катастрофа была не последней в истории воздухоплавания, связанной с водородом. Уже в XIX в. были созданы дирижабли – летательные аппараты легче воздуха, оснащенные двигателем. Их наполняли самым легким газом, водородом. В Германии в первой половине ХХ в. широко использовались дирижабли конструкции графа Фердинанда фон Цеппелина, называвшиеся в честь него цеппелинами. Эти дирижабли, наполняемые водородом, были задействованы в пассажирских перевозках, в частности, совершали трансатлантические рейсы. В 1937 г. завершивший перелет из Германии в США цеппелин «Гинденбург» погиб у причальной мачты на базе Лейкхерст от возгорания и взрыва баллонов с водородом. После этой трагедии дирижаблестроение сошло на нет, а дирижабли были вытеснены самолетами.

Хотя аптекарь и предупредил юного экспериментатора о гремучем газе, но его совет о том, как избежать взрыва, никуда не годится. Визуально определить, когда весь воздух будет вытеснен и из трубочки пойдет чистый водород, невозможно. Единственный надежный способ – испытывать водород на чистоту перед применением. Этот способ описан в каждом учебнике химии. Надо собрать порцию выделяющегося водорода в перевернутую вверх дном пробирку и поднести ее, не переворачивая, отверстием к пламени. Если раздастся легкий хлопок, значит, водород чистый и можно его поджигать. Если в пробирке гремучий газ, раздастся резкий свистящий звук. Надо подождать, а потом провести испытание еще раз, и так до появления легкого хлопка.

Тем, кто сталкивается в лаборатории с водородом, очень полезно прочитать детальное описание его взрыва, которое сделал наблюдательный, но беспечный гимназист Валя Катаев. После этого рассказа уже не забудешь об испытании водорода на чистоту!