Марк Медовник - Жидкости

Более крупные молекулы с числом атомов углерода 9–21 образуют прозрачную светлую жидкость с более высокой температурой кипения. Она испаряется медленно, ее не так просто поджечь. Но поскольку каждая молекула в ней довольно велика, если реакция с кислородом всё же возникает, энергии в ней выделяется много, причем в виде горячего газа. Однако жидкость не загорится, если ее не впрыснуть в воздух; кроме того, ее можно сжать до высокой плотности, прежде чем она самопроизвольно вспыхнет. Именно этот принцип открыл в 1897 г. Рудольф Дизель, имя которого в итоге получила жидкость, ставшая основой его грандиозного изобретения — самого успешного двигателя XX столетия.

Но во времена младенчества нефтяной отрасли, в середине XIX в., дизельный двигатель еще не был изобретен, зато имелась настоятельная потребность в горючей жидкости для масляных ламп. И производители создали жидкость, в которой молекулы содержали по шесть — шестнадцать атомов углерода. Она где-то посередине между бензином и дизельным топливом. Имеет достоинства дизельного топлива — не испаряется настолько быстро, чтобы образовывать взрывоопасные смеси, — но при этом с очень низкой вязкостью, близкой к вязкости воды. Капиллярное поднятие у нее проходит великолепно, что позволяет пламени гореть очень ярко. Жидкость оказалась дешевой и эффективной и не требовала для производства оливковых рощ или китов. Это был керосин — идеальное ламповое масло.

Но безопасен ли он? На какое-то время мое сознание отвлеклось от происходящего — я пытался расслабиться, следуя невысказанному совету Сьюзен, — но теперь внимание вновь переключилось на бортпроводников. Они, продолжая инструктаж по безопасности, перешли к рассказу о спасательных жилетах. На каждом из них уже был такой жилет, и проводники делали вид, что свистят в свисток. Я представил себе, каково это — выжить при аварийной посадке на воду и оказаться в море, возможно ночью, пытаясь свистеть. Я также подумал о том, что происходит с керосином в баках самолета в случае такой посадки. Может ли он взорваться?

Структурная формула молекулы нитроглицерина

Мне известна по крайней мере одна жидкость, которая точно могла бы взорваться в таких обстоятельствах: нитроглицерин. Как и керосин, он бесцветный, прозрачный и маслянистый. Первым его синтезировал итальянский химик Асканио Собреро в 1847 г. Он не убил создателя — чудо, если учесть, что это невероятно опасное и нестабильное химическое вещество, вполне способное неожиданно взорваться. Асканио был так напуган возможными перспективами использования этого химиката, что год не сообщал о своем открытии, да и потом пытался удержать других химиков от изготовления опасного вещества. Но его ученик Альфред Нобель сумел разглядеть потенциал изобретения; Нобель решил, что оно может заменить порох. Со временем ему удалось привести нитроглицерин в относительно безопасную форму. Альфред превратил жидкость в твердое вещество, которое уже не склонно случайно взрываться (хотя и убило его брата Эмиля), и создал динамит. Изобретение Нобеля перевернуло горную промышленность и обогатило создателя. До динамита горнодобывающие компании вынуждены были полагаться на ручной труд: туннели, выработки и шахты копали вручную. Свое состояние — по крайней мере, его часть — Нобель использовал для учреждения самой известной в мире международной премии.

Как и бензин, дизельное топливо и керосин, нитроглицерин состоит из углерода и водорода. Но в нем есть и добавки: атомы кислорода и азота. Их присутствие и положение в молекуле делают нитроглицерин нестабильным. Если молекула оказывается под давлением в результате контакта с чем-то или вибрации, она легко распадается. Тогда атомы азота собираются вместе и образуют газ, а атомы кислорода реагируют с углеродом и образуют диоксид углерода (CO 2), или углекислый газ. Они также реагируют с водородом, образуя пар, а из того, что остается, получается дополнительный газ — кислород. Распадаясь, молекула создает в нитроглицерине ударную волну, которая вызывает распад соседних молекул, что создает еще больше газа и поддерживает волну. В итоге все молекулы вещества распадаются в результате цепной реакции, которая идет со скоростью, в тридцать раз превышающей скорость звука, и почти мгновенно превращает жидкость в горячий газ. Объем газа тысячекратно превосходит объем жидкости, поэтому он стремительно расширяется, вызывая сильнейший тепловой взрыв. Очень многие разрушения Второй мировой войны объясняются широким использованием взрывчатых веществ на основе нитроглицерина.