Майкл Фарадей - История свечи

В прошлый раз я успел расказать вам довольно много об углекислом газе. Собирая в банки газ, выделяющийся при горении свечи или лампы, и подвергая его испытанию известковой водой (состав и приготовление которой вы теперь знаете и можете добыть ее самостоятельно), мы получали белую муть - известковое вещество, такое же, как в раковинах, кораллах и многих горных породах и минералах. Но я еще не изложил вам с надлежащей полнотой и ясностью химическую историю углекислого газа - вещества, получаемого нами из свечи; теперь я вновь вернусь к этой теме.

Мы видели, как из свечи выделялись продукты сгорания, и исследовали их свойства. Мы выяснили, каковы составные части воды, а теперь нам предстоит выяснить, откуда берутся составные части углекислого газа, выделяемого свечой. Несколько опытов покажут нам это. Вы знаете, что когда свеча горит плохо, она коптит; когда она горит хорошо, копоти нет. Вы также помните, что яркость пламени получается именно от горения копоти. Следующий опыт доказывает, что, пока эта копоть находится в пламени свечи и там воспламеняется, она дает яркий свет и никогда не проявляется в виде черных частиц. Сейчас я зажгу одно вещество, которое горит неэкономно, с чадом и копотью, - это скипидар. Я поджигаю кусочек губки, пропитанный скипидаром... Видите, какой чад валит от него и расходится по воздуху; заметьте, что именно из такого чада и возникает тот углекислый газ, который мы получали из свечи. Чтобы вы могли в этом наглядно убедиться, я опускаю эту губочку с пылающим скипидаром в большую банку с кислородом - животворной частью атмосферного воздуха. Как видите, копоть сгорает без остатка.

Это еще только первая часть нашего опыта - а что же дальше? Та сажа, которая, как вы видели, в воздухе валила клубами от пламени скипидара, теперь в кислороде сгорает полностью. Уже этот незамысловатый опыт приводит нас к тому же самому выводу и результату, к какому мы приходили, разбирая горение свечи. Этот простейший опыт нужен мне только для того, чтобы вести наше исследование шаг за шагом, так просто и ясно, чтобы вы ни на минуту не теряли нити рассуждения, конечно, если только вы не будете отвлекаться. Итак, весь тот углерод, который сгорает в кислороде (или в воздухе), дает углекислый газ; а те частицы, которые при этом не успевают сгореть, проявляются в виде второй составной части углекислого газа, а именно сажи, т. е. углерода, который при достаточном доступе воздуха придает пламени яркость, а при недостатке кислорода для полного сгорания оказывается в излишке и выбрасывается.

Разберем теперь более подробно, как соединяются углерод и кислород, образуя углекислый газ. Теперь вам это легче понять, чем раньше, а для наглядности я подготовил вам несколько опытов. Первый из них не всегда удается идеально гладко, но ради его исключительной наглядности я иду на этот риск. Вот эта банка, совершенно сухая, наполнена кислородом, а в этом тигле находится толченый древесный уголь, который мы сейчас накалим докрасна. В том, что это именно уголь, вы можете убедиться по тому, как он горит в воздухе. (Лектор высыпает из тигля немного раскаленного угля.)Теперь я буду сжигать его в кислороде, а вы будете наблюдать разницу. Издали вам может показаться, будто он горит, образуя пламя, но на самом деле это не так. Каждая частица угля, сгорая, дает крохотную искру; при этом сгорании образуется углекислый газ. Я хочу, чтобы на этих двух-трех опытах вы твердо убедились в том, что уголь сгорает именно так, а не дает пламени; это необходимо для дальнейших рассуждений.

Теперь мы будем сжигать не массу крупинок, а довольно большой кусочек угля, чтобы вам были видны его форма и размеры и вы могли ясно проследить, что с ним будет происходить. Вот банка с кислородом, а вот кусочек угля; щепочку я прикрепил к нему для того, чтобы разжечь этот уголь. Как видите, уголь горит без пламени. Если и появляется пламя, то совсем ничтожное, и принадлежит оно не углю, а образующемуся у самой поверхности угля небольшому количеству горючего газа - окиси углерода. Видите, уголь продолжает медленно гореть, и от соединения этого углерода (или, что одно и то же, угля) с кислородом постепенно получается углекислый газ. Возьмем другой кусок угля - обугленную древесную кору; она отличается тем, что при горении трещит и разлетается на мелкие кусочки. Таким образом, под воздействием высокой температуры крупный кусок угля рассыпается на множество мелких. Но каждая из этих частиц, наравне с основным куском, горит именно как уголь, т. е. не дает пламени. Вы видите множество искорок, но пламени нет. По-моему, нельзя придумать более изящного опыта для доказательства особого, искрового характера горения угля.

Итак, мы получили углекислый газ из его составных элементов. Образуется он тут же, в процессе горения, и испытание известковой водой покажет вам, что это то же самое вещество, о котором у нас шла речь раньше. Из соединения шести частей по массе углерода все равно, получается ли он из пламени свечи или берется как толченый в порошок древесный уголь) с 16-ю частями кислорода получается 22 части углекислого газа; а из этих 22 частей углекислого газа в соединении с 28 частями извести получается обыкновенная углекислая известь. Если бы вы подвергли анализу, скажем, раковину устрицы и определили массы ее составных частей, вы бы убедились, что из каждых 50 частей было бы шесть частей углерода и 16 кислорода в сочетании с 28 частями извести. Однако я не стану утомлять вас этими подробностями; нам надо разобраться лишь в самой сути этого вопроса.

Посмотрите, как чудесно "тает" углерод (показывает на кусок угля, спокойно горящий в банке с кислородом), прямо можно сказать, что уголь исчезает в окружающем воздухе и что если бы он был совершенно свободен от примесей, а это нам нетрудно выполнить, он сгорел бы дотла без малейшего остатка. Да, действительно, при сгорании куска идеально очищенного угля никакой золы не остается. Углерод сгорает как плотное, твердое тело; одного лишь воздействия тепла недостаточно для того, чтобы заставить его изменить свое твердое состояние, - а вместе с тем он превращается в такое газообразное вещество, которое при обычных условиях не превращается ни в твердое, ни в жидкое состояние. Не менее любопытен тот факт, что кислород не меняет своего объема от того, что в нем "растворяется" углерод. Каков был объем в начале горения, таков он и в конце, но только это уже не кислород, а углекислый газ.

Есть еще один опыт, с которым вам нужно ознакомиться, чтобы как следует понять, что собой представляет углекислый газ. Поскольку он является веществом сложным, состоящим из углерода и кислорода, нам нужно научиться разделять его на эти составные части. И действительно, мы можем это сделать. Как мы выделяли из воды ее составные элементы, так мы можем поступить и с углекислым газом.