Антон Любке - Техника и человек в 2000 году

До конца XVIII века воду считали за простое вещество, так как не знали ее составных частей. Летом 1781 г. англичанин Кавендиш установил опытным путем, что при сжигании водорода и кислорода получается вода и только вода.

Лавуазье, знаменитый реформатор химии, дополнил этот опыт еще в том направлении, что из полученной таким способом воды снова выделил в виде газа водород и удержал кислород в соединении с железом.

Водород в современном транспорте за последние годы играет значительную роль. Без него воздушное судоходство не могло бы развиться до современного уровня. Гелий, которым в настоящее время наполняют дирижабли, в то время еще не был известен. Лишь в последние годы ученые выяснили, что вместо сравнительно легко взрывающегося водорода более удобен для применения другой менее опасный газ, гелий, который в последнее время удается искусственным путем получать из водорода. В самое последнее время водород получил применение еще в одной весьма важной области, причем приобретает здесь неожиданно крупное значение, — в главе о «Переработке угля» мы указали на значение водорода в весьма важном для экономической жизни Европы методе гидрирования угля.

Эти две важные области хозяйства показывают, что наступило время, когда мы должны пользоваться водой не только в качестве источника энергии в виде водопадов и рек, но и путем прямого химического использования ее составных частей. Известный германский исследователь в области угля проф. Фишер сделал на мировом энергетическом конгрессе в Лондоне в 1924 г. интересное сообщение, что в химических процессах, в которых теоретически исходными веществами являются окись углерода и водород, можно исходить и из углекислоты и что таким образом в принципе возможно производить моторное топливо, в котором ощущается такая нужда, из составных частей воздуха и воды, при условии наличия соответствующих источников энергии (водяных сил). Углекислоту можно было бы получать из воздуха, а водород путем электролиза из воды. Если бы удалось получать энергию непосредственно из воды и из воздуха, подобно тому как из воздуха добывается азот, то это было бы достижением, значение которого в настоящее время не поддается еще даже более или менее приблизительному учету.

Важное значение, которое имеет водород в современной экономической жизни, заставляет нас уделить ему более серьезное внимание.

Получение газа из воды известно уже свыше 100 лет. В начале XIX века в Лондоне умер упомянутый выше Кавендиш — ученый, занимавшийся главным образом физикой и химией. Он ознакомил химическую науку с водородом, который был им получен при опытах, во время которых он изучал действие слабого раствора кислоты на железо, цинк и олово. В последнее время делались различные опыты добывания водорода. Прежние опыты Кавендиша в настоящее время уже утратили свое значение. Кавендиш предполагал, что водород находится в металлах, тогда как последующие исследователи считали, что он является составным элементом кислот. Водород представляет собой прозрачный, лишенный запаха и вкуса газ, который горит и при соединении с кислородом дает воду.

Лишь в 1883 г. Чарльзом были сделаны первые попытки наполнить водородом воздушные шары. Майерт и Рихтер пользовались для получения водорода ретортой, в которой докрасна накалялась смесь гидрата окисей кальция и цинка.

Большое значение имеет электролитический метод добывания водорода. Уже в 1789 г. два голландца установили, что путем электрического разряда вода разлагается на водород и кислород. Если через подкисленную воду или раствор едкого натра пропустить электрический ток, то на отрицательном полюсе выделяется водород, на положительном — кислород.

Другие методы добывания кислорода, как, например, с удалением, посредством сильного охлаждения или поглощающих средств, побочных газов, углекислоты и окиси углерода, или добывание водорода с помощью алюминия и др., отличаются чрезвычайной сложностью и слишком дороги для широкого технического применения. Лишь после того как химия угля привлекла к себе усиленное внимание и для получения жидкого угля потребовался водород, задумались и над упрощением и удешевлением способов добывания водорода. Сам уголь в процессе перехода в жидкое состояние становится источником водорода, в непрерывном круговороте с которым и происходит процесс разжижения угля. Значение водорода в будущем вполне сознается и авторитетными представителями химической науки. В 1926 г. О-во германских химиков на юбилейном заседании заслушало доклад проф. Бинца о взаимоотношениях между химией, техникой и мировой историей. В числе огромных технических проблем, стоящих перед человечеством, Бинц выдвинул вопрос о перенесении тропического тепла в страны умеренного пояса. Вполне реальна мысль о постройке на Ниле солнечной силовой станции, которая позволит разлагать нильскую воду и добывать водород, который затем в кварцевых бутылях на деревянных судах будет перевозиться в Европу, где он будет отоплять и освещать дома.

Необходимо сказать еще несколько слов о вышеназванном гелии, заменяющем водород при наполнении камер дирижаблей; как известно, он в своей естественной форме получается в Америке из натурального газа нефтяных источников. Гелий, подобно аргону, неону, криптону, ксенону, гафнию и т. д., принадлежит к классу благородных газов. Честь открытия благородных газов принадлежит Рэлею, который в 1894 г. в сотрудничестве с упомянутым уже Рамзаем в ряде опытов пришел к открытию аргона, гелия и остальных членов этой группы. Уже давно в спектре солнечных протуберанцев обнаружили присутствие гелия. Рамзай и Клеве (1895 г.) выяснили затем, что выделявшийся клевеитом газ, который первоначально принимали за азот, в действительности являлся гелием. Все минералы группы урана также содержат гелий. Исследования атмосферы привели к выводу, что в нижних слоях воздуха гелий имеется лишь в количестве 0,000056 %, в то время как на высоте свыше 100 км атмосфера вероятно состоит из 0,4 % гелия, а в остальной части из водорода.

При искусственном получении гелия, ставшем возможным лишь в самое последнее время, значительную роль опять-таки играет применение воздуха и воды. Гелий поддается сжижению, а именно путем охлаждения жидким кислородом, при давлении в 100 атм. Хотя гелий, в противоположность кислороду, не горит, он в два раза тяжелее последнего. Быть может, с течением времени химии удастся еще сделать водород несгораемым, путем, например, соответствующего добавления гелия или других благородных газов.

В 1924 г. печать обошло сообщение о том, что известный проф. Сорбонны Шарль Анри напал на совершенно новый способ получения энергии из воды и не путем изобретения новой водяной турбины, но путем химического разложения воды, составные части которой якобы можно применять вместо бензина в моторах. Это сенсационное сообщение открывает возможности, значение которых для всей энергетической проблемы на первый взгляд не поддается учету. Проф. Анри говорит, что повсюду в природе имеются вещества, которые чрезвычайно ускоряют течение известных химических процессов; при этом они сами ни в малейшей степени не затрагиваются этими процессами. В науке подобные любопытные вещества носят название «катализаторов». Что такое катализаторы? Объясним это более подробно.