Рафаил Бахтамов - Властелин Окси-мира

Очень приятно написать о «своём» элементе, что он самый-самый. Но чего нет, того нет. На Земле (а земной шар, как известно, сплошной и не похож на футбольный мяч) больше всего железа – 67 процентов. Кислород занимает второе место. На Земле по одним данным – 12, по другим – 29 процентов кислорода.

При всём том его запасы огромны. Если бы атмосферный кислород превратился в жидкость, земная поверхность покрылась бы сплошным океаном глубиной больше 2 метров. Мы буквально утонули бы в этом кислороде. А ведь кислород, содержащиеся в атмосфере, – лишь ничтожная часть всего кислородного «хозяйства» Земли.

А в природе, во Вселенной? (Вопрос, кстати, совсем не такой абстрактный, ведь кислород – это жизнь на других мирах.) К сожалению, Вселенная гораздо беднее кислородом, чем наша Земля. Учёные считают, что в природе на 100 молекул водорода приходится 20 молекул гелия и лишь 7 молекул остальных элементов, вместе взятых. Видимо, по распространённости кислород занимает третье-четвёртое место, значительно уступая гелию и особенно водороду. Его содержание измеряется долями процента.

Другое обычное заблуждение связано с окислением и горением. Может ли кислород окисляться? Почему вода не горит? Эти вопросы вошли в химические викторины.

Есть готовые ответы. Кислород окисляться не может, потому что окисление – процесс соединения веществ с кислородом. А вода не горит, ибо сама является продуктом горения, «золой». В одной книге мне встретился «хитрый» опыт: кислород направляют в струю водорода, и получается, что он вроде бы горит. Всё, однако, кончается благополучно. Это шутка. Горит, конечно, водород…

Но кислород – без всяких шуток – окисляется. А вода и лёд при высокой температуре горят. Поэтому горящую нефть, бензин, керосин нельзя тушить водой. Лёд горит ярким белым пламенем, если бросить в него зажжённый термит – смесь порошкообразного алюминия с ржавчиной. Обычно алюминий отнимает кислород у окиси железа. Но, оказавшись среди льда, он отнимает кислород и у него, поскольку лёд тоже окись, только не железа, а водорода. Получается, что лёд сгорает: кислород воды соединяется с алюминием, водород, оставшись в одиночестве, сгорает в атмосферном воздухе.

Ещё нагляднее реакции кислорода и воды с фтором. Кислород чрезвычайно активный окислитель, именно поэтому и думают, что никакой другой элемент не может его окислить. А фтор ещё активнее. В атмосфере фтора кислород сгорает. Образуются OF2 и O2F2. Обратите внимание, кислород стоит на непривычном для него месте, первым. Это значит, что не он окислил металл (как, скажем, в FeO) или водород (H2O), его окислил фтор!

А вода? Она отлично горит во фторе и в веществе, которое называется трифторид хлора. Процесс горения протекает очень бурно, с образованием видимого пламени, с большим выделением тепла.

С фтором и трифторидом хлора химики раньше работали редко. Да и сейчас ими занимаются немногие. Но скоро будет иначе: фтор и его соединения имеют большое будущее. А пока что история с «негорючей» водой является примером того, что наш повседневный опыт – это ещё далеко не истина…

Уступая фтору, кислород тем не менее обладает высокой активностью. Земля устроена так, что достаточно полное представление об этом его качестве мы получаем редко, только во время взрыва.

Между тем рубидий, цезий и барий загораются в воздухе уже при комнатной температуре. Натрий и калий вспыхивают во влажном кислороде. Даже самые «спокойные» металлы (железо, кобальт, никель), если их сильно измельчить, воспламеняются сами собой. Например, железная пыль, рассеянная в воздухе, вдруг, без всяких видимых причин, накаляется добела…

По активности кислород уступает фтору; по распространённости на Земле – железу. Иначе говоря, он занимает два вторых места. Но спортсмен знает, что два вторых места часто важнее одного первого. В данном случае – именно так. Два вторых места сделали кислород важнейшим элементом земной жизни.

Запасы фтора сравнительно невелики, и это нас совсем не беспокоит. Если бы на Земле было мало железа, человеку пришлось бы трудно. Однако он вышел бы из положения, заменив железо сплавом других металлов, синтетическими материалами.

Кислород нельзя заменить.

В истории кораблекрушений отмечены случаи, когда человек жил без пищи (но с водой) около трёх месяцев. Без воды (с сухой пищей) – 6 – 8 дней. Без кислорода смерть наступает через 4 – 6 минут.

Горение веществ в кислороде – главный источник энергии на Земле. Реакции окисления играют решающую роль в промышленности. «Мы не ошибёмся, – отметил академик П. Л. Капица, – если скажем, что 80 процентов всех процессов, имеющих место в технике, основано на применении кислорода».

Не будем, однако, повторять ошибки, о которых говорили. Не стоит представлять себе дело так, словно горение и дыхание возможны только в кислороде.

Горение – то есть «быстро протекающая химическая реакция, сопровождающаяся выделением тепла и света», – может идти и без кислорода. Многие металлы горят в атмосфере хлора. Окись натрия и окись таллия горят в углекислом газе. А фтор окисляет вещества, перед которыми даже кислород бессилен, и горение в нём идёт с ещё большим выделением тепла и света.

Можно представить себе и дыхание без кислорода. На Земле есть так называемые анаэробные бактерии – кислород им не нужен. В принципе допустимы и другие живые существа, которые дышали бы фтором, хлором или углекислым газом.

Таким образом, не свойства кислорода сами по себе имеют решающее значение. И не только его обычность, распространённость на Земле. Всё дело в сочетании. Именно сочетание высокой активности (второе место после фтора) и распространённости (второе место после железа) вывели кислород на первое место, сделали его незаменимым.

– Теперь мы знаем всё о кислороде? – спрашиваю я Гену.

Он довольно хмыкает.

– Не всё. Однако на первое время…

Я киваю.

Пройдёт немного дней, и обнаружится, как грубо мы ошиблись. Но в тот ясный апрельский день 1948 года настроение у нас было самое солнечное. Д.Д. подписал чертёж!

По обыкновению он рассматривал его долго и придирчиво. Отложил красный карандаш, взял простой, чертёжный. Обвёл одну линию, поправил другую. Долго ворчал себе под нос. Слух у меня хороший, и кое-что я разобрал:

– Не идеал. Отнюдь. Понятия о конструктивности отдалённые. Технологичность нулевая… Впрочем, модель…

Вслух он сказал другое:

– Будем пробовать, – и коротким движением подписал чертёж.

Это вышло так просто и буднично, что мне стало обидно. По-моему, стоило сказать что-нибудь скромное, но торжественное. Вроде: «Пусть проект будет не последним» или хотя бы: «Поздравляю и желаю удачи».