Матвей Бронштейн - Солнечное вещество

Рэлей и Рамзай долго спорили о причинах непонятного расхождения в 6 миллиграммов. Наконец Рамзаю пришла в голову догадка: а что если азот, добытый из воздуха, — не чистый азот?

Уильям Рамзай

Надо бы узнать, нет ли в нем какой-нибудь неожиданной примеси какого-нибудь тяжелого газа, который и дает эти лишние 6 миллиграммов.

Что же это за газ?

Рамзай еще ничего не знал о нем Одно только было несомненно: этот газ должен быть тяжелее азота. Если бы он был легче, то и азот, к которому подмешан какой-то процент этого газа, был бы легче, а не тяжелее стопроцентного азота. Ведь стакан чистого песка легче стакана, наполненного смесью песка и свинцовой дроби.

Но если к азоту воздуха подмешан какой-то тяжелый газ, то как могло случиться, что химики его не заметили?

Химики делали много опытов с воздухом,

почему же они до сих пор не обнаружили, что в воздухе, если его очистить от пыли, водяных паров и углекислоты, есть, кроме кислорода и азота, еще какой-то третий газ?

Рэлей и Рамзай стали рыться в книгах и журналах. Они перечитывали описания всех опытов с воздухом, когда-либо проделанных учеными. Но нигде не отыскали они ни единого слова, которое могло бы подтвердить их догадку о существовании третьего газа.

И только в одной старинной книге, где описывались опыты с «мефитическим газом» (так химики XVIII столетия называли азот), Рэлей и Рамзай наткнулись на одно место, которое заставило их насторожиться.

В конце XVIII века жил в Лондоне ученый химик, которого звали Генри Кавендиш. Это был нелюдимый и одинокий человек. Он появлялся на улицах с узловатой палкой, в длинном дедовском сюртуке и в широкополой шляпе. О его странностях и причудах по городу ходило множество слухов и басен. Передавали, будто нелюдимость его и суровость доходят до того, что иной раз за целый день он не произносит ни одного слова. Говорили еще, что он очень богат и все свое огромное состояние тратит на всякие опыты и на покупку научных машин и приборов. Об опытах своих и открытиях он никому не рассказывает: опытами и открытиями он занят для собственного удовольствия, и мнение других людей нисколько его не интересует [8] В этих рассказах есть доля правды. Многие открытия Кавендиша остались при его жизни неопубликованными. И только через несколько десятилетий после его смерти английский физик Максвелл разыскал его рукописи и напечатал их. В рукописях, изданных Максвеллом, действительно оказалось описание нескольких важных открытий, о которых Кавендиш никому не рассказывал. Из этих открытий самое важное — открытие закона отталкивания и притяжения электрических зарядов; Кавендиш открыл этот закон, но не счел нужным опубликовать его. А через несколько лет, еще при жизни Кавендиша, то же самое открытие сделал французский физик Кулон. Кавендиш даже и тогда не заявил о своем первенстве. Закон взаимодействия электрических зарядов физики с тех пор называют законом Кулона, хотя мы и знаем, что опыты Кавендиша были сделаны раньше, чем опыты Кулона, и были гораздо точнее. Рэлей и Рамзай знали о работах Кавендиша по книге, опубликованной Максвеллом. .

Генри Кавендиш

Еще говорили, что Кавендиш устроил у себя в доме библиотеку научных книг и открыл в нее доступ всем, кто пожелает ею пользоваться. Каждый посетитель может унести к себе домой любую книгу, оставив хозяину расписку. Шутники утверждали, будто сам Кавендиш так строго и точно соблюдает установленные им в библиотеке порядки, что всякий раз, когда ему случается взять книгу из собственного книжного шкафа, он выдает себе расписку: «Такого-то числа такую-то книгу взял у Генри Кавендиша Генри Кавендиш».

Чудак Кавендиш давно умер. Давно забыты его широкополая шляпа, его сюртук, его причуды. Но физики и химики помнят, что Генри Кавендиш первый открыл, из чего состоит вода, и первый вычислил, сколько весит земной шар.

А в 1785 году, изучая свойства «мефитического газа» — азота, он проделал опыт, который через сто девять лет научил Рэлея и Рамзая, как разгадать тайну «воздушного» азота.

Генри Кавендиш взял стеклянную трубку, изогнутую в виде латинской буквы U. Наполнив трубку смесью азота с кислородом, он вставил ее в рюмки со ртутью — одним концом в одну рюмку, другим в другую (рис. 5). А потом стал через смесь азота и кислорода гнать электрические искры.

В наше время есть много усовершенствованных машин для добывания электрических искр — индукционная катушка Румкорфа, высоковольтные трансформаторы, генераторы высокого напряжения. Но во времена Генри

Рис. 5. Рюмки со ртутью

Кавендиша всех этих машин еще не было. Ученые знали только один способ добывать электрическую искру: трение. Кавендиш получал электрические искры трением стекла о кожу. В машине, которая была у него в лаборатории, большое стеклянное колесо, вращаясь, терлось о кожаные подушки (рис. 6). Стекло и кожа заряжались электричеством, и это электричество Кавендиш отводил по проволокам в рюмки со ртутью — электричество стекла в одну рюмку, электричества кожи в другую. Когда электричества в рюмках скапливалось достаточно, электрические искры начинали скакать из одной рюмки в другую по изогнутой трубке, наполненной смесью азота с кислородом.

Кавендишу это и было нужно. Он знал, что под действием электрических искр кислород вступает в химическое соединение с азотом.

И в самом деле, как только посыпались искры, стеклянная трубка наполнялась оранжево-красным дымом. — Оранжево-красный дым — это окислы азота, соединение азота с кислородом.

Рис. 6. Электрическая машина Кавендиша

Кавендиш набрал в пипетку раствор едкого натра и впустил несколько капель этой жидкости внутрь изогнутой трубки. Оранжевый дым сейчас же исчез. Он без остатка растворился в едком натре.

Но Генри Кавендиш решил гнать искры через трубку до тех пор, пока весь кислород и весь азот, запертые в ней, не превратятся в окислы азота. Это была трудная задача. Искры получались у Кавендиша слабенькие, да и следовали они одна за другой не сразу, а через большие промежутки — не то, что в теперешних машинах, где искры сыплются непрерывным потоком.