Юрий Фиалков - Девятый знак
30°… 35°… 40°… Только при 43° началась перегонка. Азотистый ангидрид кипел, вопреки всем справочникам, вопреки здравому смыслу, на 40° выше, чем ему полагалось.
«Может быть, это не то вещество, за которое я его принимаю?» — мелькнула у Бейкера мысль. Немедленно был проведен анализ: чистейший азотистый ангидрид, чистейший, 100 %! Снова повторили перегонку: 43°. Это было невероятно.
За соседним столом ассистент Бейкера, все время оглядываясь на непонятную колбу, лихорадочно приготовлял из азотной кислоты азотистый ангидрид. Вот она, синяя жидкость, по внешнему виду ничем не отличающаяся от своей соседки, стоящей рядом. Какова будет ее температура кипения? Термометр показывал 3,5°. Все правильно. Снова начали перегонять первую жидкость: 43°.
Бейкер приказал запаять обе жидкости, оделся и вышел. Быть в лаборатории лицом к лицу с этой пугающей загадкой он больше не мог.
Что же так поразило английского химика? Неужели какие-то сорок градусов могли стать причиной столь сильного волнения?
Могли! Дело в том…
Постоянны ли постоянные величины?
…Дело в том, что каждое вещество, так же как и каждое химическое соединение, обладает определенными физическими и химическими свойствами.
Можно брать, например, воду из Индийского океана и из заплесневелого болота, из полярной льдины и из дорожной лужи, но все равно, каким бы ни было ее происхождение, всегда она будет и замерзать при 0°, а кипеть при 100°. Бензол, добытый из продуктов переработки каменного угля, и бензол, полученный синтетически, например из ацетилена, не отличаются друг от друга ни на йоту.
Не знаю, можно ли назвать даже аксиомой настолько очевидное для каждого следующее положение: данному химическому соединению отвечает одна вполне определенная температура кипения, одна температура плавления, одна плотность и т. д. Более того, это правило лежит в основе процессов получения очищенных от примесей веществ. Если хотят, например, получить чистую уксусную кислоту, то удаляют из нее примеси до тех пор, пока ее температура плавления не станет равной 16,6°. Теперь исследователь может быть уверен, что он держит в руках чистый препарат уксусной кислоты. Если химик, перегоняя какое-либо вещество, видит, что при нормальном атмосферном давлении оно кипит, скажем, при 110,8°, то он уверенно может сказать, что в колбе у него находится толуол.
И вот теперь аксиома стала теоремой. То, что каждому веществу отвечают определенные свойства, приходилось еще доказывать.
Есть целый ряд веществ, с которыми химикам приходится иметь дело в лабораториях почти каждый день. Для этих веществ температуры кипения и плавления были определены особенно тщательно. Загляните в любой, даже самый краткий справочник, там вы найдете: бензол кипит при 80°, спирт — при 78,4°, бром — при 59°, диэтиловый эфир — при 35°.
Словом, физические константы этих веществ изучены, как говорится, вдоль и поперек. С ними и решил начать Бейкер следующую серию опытов.
Опытов? Над чем? Неужели исследователю стала ясной причина такого невероятного поведения азотистого ангидрида?
Нет, разумеется, причина известной не была, но подозрения возникли. «Виновником» считали воду.
Читатель уже знает, каких трудов стоит химику получить чистое вещество. Очевидно, что чем выше степень очистки вещества, тем труднее его приготовить. Можно тщательно очистить какое-либо органическое вещество от примесей неорганических веществ. Значительно труднее, но тоже вполне осуществимо очистить это соединение от примеси посторонних органических веществ. Но как уберечься от воздуха и, главное, от паров воды, содержащихся в нем?
Вот почему, приступая к очистке бензола, брома, сероуглерода, спирта и других веществ, Бейкер уже знал, что от воды, от ничтожных следов воды, проникающих в очищенные вещества из воздуха, ему избавиться не удастся.
Итак, основная предпосылка была следующей: все описанные до настоящего времени химические соединения, какими бы чистыми они ни считались, всегда содержат некоторую, пусть самую ничтожную, примесь воды. Задача опыта: получить несколько абсолютно (абсолютно!) чистых веществ. Для этого тщательно очищенные обычным способом жидкости были запаяны в стеклянные трубки вместе с пятиокисью фосфора и спрятаны в ящик лабораторного стола.
В рабочем журнале появилась запись: 27 ноября 1913 года. Далее: январь… март… июнь… 1914 года. На этом записи обрывались.
Началась первая мировая война. В то бурное время Бейкеру было не до трубок. Империалистические правительства требовали от химиков составы новых взрывчатых веществ и рецепты смертоносных газов. Вот почему Бейкер вернулся к своим трубкам лишь через девять лет после того, как они были запаяны.
Вопросы, вопросы…
Трубки были вскрыты в 1922 году. Вскрытие производилось в условиях, которые исключали присутствие влаги: сосуды старательно высушивались, кончики трубок отламывались под ртутью.
Результаты превзошли все, даже самые смелые ожидания.
Первым перегонялся бензол. «Обычный» бензол, как известно, имеет температуру кипения 80°. Этот же закипел только при 106°. Дальше уже не было времени поражаться, и Бейкер с сотрудниками едва успевали вносить в лабораторные журналы новые поразительные факты: диэтиловый эфир кипел при температуре 83° вместо причитающейся ему «обычной» 35°; бром начинал перегоняться при 118°, в то время как «обычный» бром начинает кипеть при 59°, ртуть кипела при 459° вместо 357°, сероуглерод — при 80° (обычная температура кипения этого соединения 46°). Первые признаки перегонки спирта появились при 138°, в то время как спирт, очищенный обычными методами, закипает при температуре 78,4°.
Точно так же вели себя и другие жидкости, подвергнутые длительной сушке. Всего же было исследовано одиннадцать веществ.
Когда Бейкер спустя несколько дней сообщил о новых фактах своим ученым коллегам, те встретили это по-разному: одни откровенно хохотали, настолько нелепыми казались им эти слова, другие глубокомысленно закатывали глаза, а когда Бейкер отходил, недоуменно пожимали плечами, третьи же, наиболее «дальновидные», убеждали ученого:
— Удивляюсь вам, дорогой коллега! Неужели вы не видите, что имели дело с самым обыкновенным явлением перенагревания, когда очень чистая жидкость может некоторое время существовать при температурах несколько выше температуры кипения, оставаясь в жидком состоянии?
— Перенагревание, господа, — приходилось вступать в спор Бейкеру, — здесь совершенно исключено. Во-первых, на дно колбы, из которой велась перегонка, бросались кусочки пористого фарфора, а это, как известно, исключает возможность образования перегрева. Во-вторых, как происходит кипение жидкости, если имеет место перегрев? Жидкость все время остается внешне спокойной, пока температура не подымается на несколько градусов выше температуры кипения, а затем внезапно и очень бурно вскипает, причем все содержимое колбы становится пенообразным. В моем же случае, уважаемые коллеги, кипение начиналось совершенно спокойно, так же проходила и перегонка. Кроме того, не надо забывать, что перегрев бывает обычно не более чем на три-четыре, ну, самое большее, на десять градусов, а здесь — семьдесят — восемьдесят градусов! Нет, это не перегрев, господа!
«Господа» уже и сами видели, что здесь нет ничего общего с явлением перегрева. Это обычно клало конец научным спорам, и дальнейший разговор входил уже в сферу излишних бытовых переживаний.
Итак, налицо было новое выдающееся научное открытие, и все было бы хорошо, более того, блестяще, если бы… если бы Бейкер сам хоть в какой-либо степени догадывался, каким образом длительная осушка вещества может привести к таким поразительным и не укладывающимся в рамки обычных научных представлений последствиям.
Ко всему, через несколько дней выяснились еще новые факты. Оказывается, вещества, подвергнувшиеся длительной осушке, изменяли также и свою температуру плавления. Ромбическая сера плавилась при температуре 117,5° вместо 112,8°, йод — при температуре 116° вместо 114°. В сторону увеличения изменилась температура замерзания и жидкостей: бром замерзал на 2,8° выше своей «обычной» температуры замерзания, а бензол — на 0,6° выше, чем это ему «полагалось».
Как видим, было от чего прийти в смятение. С одной стороны, громадный фактический материал, накопленный не одним поколением тысяч и тысяч химиков. С другой стороны, совершенно очевидный факт, который наблюдался и воспроизводился в лаборатории неоднократно. Итак, какое все же из положений соответствует действительности? Отвечают ли каждому веществу определенные свойства? Впрочем, если в высушиваемом веществе имеется некоторая примесь влаги, значит, это не индивидуальное вещество. Но почему же тогда все исследователи всегда получали, скажем, для свойств бензола одни и те же значения, и только при многолетнем высушивании удалось установить изменение свойств? Вопросы, вопросы, вопросы..
