Елена Стрельникова - Химия. Узнавай химию, читая классику. С комментарием химика

Восторг, который охватил гимназиста Валентина в магазине лабораторного оборудования, понятен. Стеклянная химическая посуда завораживает совершенством своих форм. Многое из того, чем в начале ХХ в. любовался и даже пользовался незадачливый экспериментатор, изобретено за сотни лет до описываемых событий и до сих пор встречается в химических лабораториях. «Специальный сосуд для соединения цинка с кислотой» – это аппарат Киппа, которым и сейчас пользуются в школьных химических лабораториях. Раньше его форма ассоциировалась у учеников со снеговиком, а сейчас они чаще при взгляде на аппарат Киппа вспоминают кальян. Прибор этот с середины XIX в. производила голландская фирма научных приборов, принадлежавшая аптекарю Петеру-Якобу Киппу, отсюда его название. В аппарате Киппа получают газы действием какого-либо раствора на твердое вещество, если для реакции не требуется нагревание. Прибор устроен таким образом, что при перекрывании газоотводной трубки избыток газа выдавливает кислоту в сферическую воронку и реакция прекращается. Стоит открыть кран, и газ выходит из сферического резервуара, давление в нем падает, кислота возвращается туда, где находится цинк, и снова начинается выделение водорода. То есть реакцию можно в любой момент как остановить, так и возобновить. Это очень удобно и экономно. Но у Валентина не было денег на такой дорогостоящий прибор.

Двугорлая реторта, восхищавшая юного естествоиспытателя, не предназначена для получения водорода. Как и колба, и в отличие от аппарата Киппа, реторта изготовлена из тонкого жаропрочного стекла и предназначена для нагревания веществ. Но отогнутый вниз носик реторты позволяет сконденсировать образующиеся пары и собрать конденсат в колбочку. Реторту использовали для перегонки или отгонки летучих веществ. Алхимики пользовались ретортами с незапамятных времен, и до сих пор их выпускают стеклодувные мастерские.

Горелка Бунзена, названная так в честь немецкого химика Роберта Бунзена, была описана им в одной из публикаций в середине XIX в. Она предназначена для сжигания газообразного топлива, чаще всего природного газа. В Одессе до 1962 г. не было газопровода от месторождения природного газа. Правда, в 1865 г. в городе был построен газовый завод, на котором из каменного угля, поставлявшегося морем из Кардиффа, производился искусственный светильный газ (смесь водорода, угарного газа и метана). Но искусственный газ использовался в основном для освещения улиц газовыми фонарями. На кухнях горожане готовили в печках или на керосинках. Следовательно, подводки газа в семье Катаевых не было, и покупка горелки практического смысла не имела. Для получения водорода горелка и не нужна, но может пригодиться при испытании водорода на чистоту.

Двугорлая банка, на которой в конце концов и остановился гимназист Валя, называется промывной склянкой Вульфа. Она сконструирована в XVIII в. английским химиком Питером Вульфом и предназначена для промывания или осушения газов. В склянку наливают на четверть объема промывную или осушающую жидкость. Газ поступает в склянку через одно из отверстий. В горлышко вставлена пробка с газоотводной трубкой, опущенной в жидкость. Пробулькивая через жидкость, газ очищается от примесей, а затем выходит из другого отверстия. Но можно использовать склянку Вульфа и для других целей, например для получения водорода.

Склянки Вульфа

Приступая к опыту, Валентин Катаев знал о взрывоопасности смеси водорода с кислородом или с воздухом. Аптекарь предупредил его о неизбежности образования гремучего газа. Гремучим газом называют смесь водорода с кислородом, взрывающуюся при поднесении к ней пламени. Гремучей является любая смесь горючего газа с кислородом или воздухом. Например, причиной аварий в угольных шахтах обычно является взрыв гремучей смеси рудничного газа (метана) с воздухом.

Не любая смесь водорода с кислородом или воздухом способна взрываться. Если в гремучем газе соотношение объемов водорода и кислорода равно 2:1, взрыв будет наиболее мощный. При изменении пропорций сила взрыва уменьшается, а если водорода в смеси менее 3 % или более 92 %, она не воспламенится. Для смеси водорода с воздухом наиболее сильный взрыв произойдет при 28 % водорода, а если водорода менее 4 %, она не загорится. В отличие от метана, водород практически не встречается в природе, но со взрывом гремучего газа тоже могут быть связаны несчастные случаи, от взрывов в лабораториях до происшествий на производстве.