Книги

Химия. Узнавай химию, читая классику. С комментарием химика

22
18
20
22
24
26
28
30

Чтобы дистанционно поджечь пороховой заряд, ему потребовался огнепроводящий шнур. Один из вариантов – фитиль из хлопка или льна, пропитанный концентрированным раствором селитры и потом тщательно высушенный. Если помните, трут для огнива тоже пропитывали селитрой, чтобы легче загорался. Этот этап подготовки взрыва Дюма не описал, но он был необходим. Влажный фитиль не загорелся бы. А сухой при поджигании медленно (1 см за 1–3 минуты), без пламени, но неуклонно сгорал, передавая теплоту пороху.

Еще один вид огнепроводящего шнура – стопин. Это пучок хлопчатобумажных нитей, пропитанных, как и фитиль, калийной селитрой, но еще дополнительно покрытых смесью клея с порохом. Стопин, в отличие от фитиля, сгорал быстро (4 см за секунду) и использовался для быстрого одновременного зажигания множества свечей в люстрах во время балов или в театре.

Наконец, всем знакомо название «бикфордов шнур». Его изобрел в 1831 г. британский кожевник Уильям Бикфорд. В основе шнура тот же стопин, но окруженный порохом и помещенный внутрь текстильной оплетки. Снаружи для влагоизоляции шнур покрыт битумом. Бикфорд придумал шнур, чтобы заменить ненадежные фитили при взрывах на шахтах, но изобретение пригодилось и военным.

В романе не говорится, чем Эдмон поджег фитиль. Время действия 1829 г. Серные спички Джон Уокер изобрел в 1826 г. А фосфорные придумали только в 1830 г. Значит, Эдмон в принципе мог действовать серными спичками. Правда, в 1829 г. они были в новинку, и контрабандисты могли о них еще не знать. Совсем маловероятно, что Дантес окунал спичку из бертолетовой соли в серную кислоту (хотя такие спички были в ходу с 1806 г.). Вероятнее всего, Дантес использовал привычное огниво.

И фитиль, и вслед за ним порох не удалось бы поджечь под дождем. К счастью, на острове стояла чудесная погода, так что Эдмон Дантес справился и без бикфордова шнура.

Была ли пещера на острове Монте-Кристо карстовой?

В описании пещеры говорится, что ее стены были из гранита, а карстовые пещеры состоят из известняка или доломита, иногда из гипса. Пещера из гранита может быть эрозионной, то есть образованной в результате механического воздействия воды, содержащей мелкие частицы твердых минералов. А блестки, которые сверкали на гранитных стенах, – это частицы слюды, вкрапленные в полевой шпат и кварц. Слюда, скорее всего, мусковит. Частицы биотита более темные.

Зато «беловатый и мягкий камень, подобный обыкновенному строительному камню», – это, судя по описанию, известняк. Но добыли его не в этой пещере и даже, скорее всего, не на этом острове.

А «штукатурка, вроде той, которую наносят под фрески», нам уже знакома. Вспомним: ее получили, смешав гашеную известь и песок с водой, а теперь гашеная известь уже превратилась в карбонат кальция, и штукатурка стала подобна известняку с вкраплениями частиц песка.

Что может содержать воздух пещеры?

В пещерах, обнаруженных Эдмоном Дантесом, воздух был разный. В первую пещеру сквозь отверстия между камнями проникал свет и свежий воздух. Различие температур внутри пещеры и снаружи приводит к циркуляции воздуха, на что и обратил внимание Эдмон. Вторая пещера должна была сообщаться с первой и благодаря этому проветриваться, хотя в ней и не было сквозных отверстий, ведущих наружу. Но проход между пещерами был замурован, и во второй пещере сложился иной микроклимат. Дантес определил воздух второй пещеры как «затхлый и промозглый», и это его удивило. Но ничего удивительного нет. Во вторую пещеру теплый сухой воздух снаружи не поступал. Дантес ощутил повышенную влажность и низкую температуру. Но, кроме этого, воздух в плохо вентилируемых пещерах может содержать опасные газы. Чего же следует опасаться, попав в подземный мир?

Часто в воздухе пещер повышено содержание углекислого газа. В составе атмосферы в норме 0,03–0,04 % этого газа, но в воздухе пещеры его может быть гораздо больше. При повышении его содержании до 2 % у человека наблюдается общая слабость, сонливость и головная боль. Свыше 12 % может привести к смертельному исходу. Большую известность в XIX в. приобрела пещера Grotta del Cane (Собачья пещера) близ Неаполя, упомянутая еще Плинием Старшим в «Естественной истории». Она расположена в районе вулканической деятельности, и в ней происходит постоянный выброс углекислого газа, который тяжелее воздуха и скапливается внизу, не поднимаясь выше чем на полметра от пола пещеры. По данным спелеологов, содержание углекислого газа в этом слое составляет 9,9 %, и собаки, попадая в эту атмосферу, теряют сознание, а затем погибают, если их не вынести на свежий воздух. Отсюда и название пещеры. Люди не испытывают воздействия углекислого газа в этой пещере, если только не встанут на четвереньки.

В пещерах иногда скапливается ядовитый сероводород, который может поступать из минеральных сероводородных вод, протекающих через пещеру, или выбрасываться в результате вулканической деятельности. Были случаи гибели спелеологов, оказавшихся в подземных полостях, заполненных сероводородом. Так или иначе, но предосторожность Эдмона Дантеса была не лишней, и он правильно сделал, что дал второй пещере проветриться, прежде чем в нее полез.

Откуда взялось железо, которым окован сундук?

Действительно, в природе нет приисков, на которых, подобно золоту и платине, можно добывать самородное железо. Если только найти и переплавить железный метеорит. Древнейшие железные изделия, датирующиеся V–IV тыс. до н. э., сделаны именно из метеоритного железа. Это установили по составу материала: метеоритное железо содержит никель, обычно 7–8 %. Понятно, что такой металл должен быть очень дорог и годится для изготовления предметов роскоши, а не для оковки сундуков. Так и было до тех пор, пока человек не научился получать железо из его природных соединений – железных руд.

По распространенности в земной коре железо занимает четвертое место после кислорода, кремния и алюминия. Его руды широко распространены в природе. С древних времен железо восстанавливали из руд древесным углем. Этот процесс был известен за полторы тысячи лет до нашей эры. Его называют сыродутным процессом, потому что для протекания его печь продували не подогретым, а холодным («сырым») воздухом.

В результате получался кусок пористого железа, загрязненного примесями шлака и угля (крица).

Кричное железо содержало в среднем не более 0,3 % примесей углерода, было мягким и пластичным. Слишком мягким для режущих орудий. При повышении содержания углерода свыше 0,3 % и вплоть до 2,14 % получается сплав, который называется сталью и обладает большей твердостью.

Впоследствии вместо ям стали сооружать сыродутные горны из огнеупорной глины. Их производительность увеличивали за счет увеличения высоты и усиления дутья. Так появились печи, которые в Европе использовали с конца XIII в. Топливо в этих печах сгорало быстрее, и температура была выше, чем в сыродутных горнах. Часть восстановленного железа насыщалась углеродом и получался сплав, содержащий более 2,14 % углерода (чугун). Он плавится при температуре от 1150 °C (чем выше содержание углерода, тем ниже температура плавления). Продукцией печи становился, помимо губчатой крицы, расплав науглероженного железа. Англичане назвали его pig iron («свинское железо»): очистить полученную после застывания массу от шлака ковкой не удавалось. Твердый, но хрупкий чугун раскалывался. Поэтому он считался отходом и выбрасывался на свалку. Дальнейшее совершенствование печей привело к увеличению выхода чугуна до 30 %, и выбрасывать его уже стало накладно. Оказалось, что из жидкого чугуна можно отливать пушечные ядра, наковальни, а затем дело дошло и до чугунных пушек. А с XIV в. европейские металлурги постепенно перешли на двухступенчатый процесс: сначала в доменной печи выплавляли чугун, а затем в горне выжигали из него примеси, получая крицу.

В XV в., когда на острове Монте-Кристо были спрятаны сокровища, ковкое железо получали в ходе кричного передела чугуна. Им и был окован сундук.

Что нашел Эдмон Дантес в сундуке?

Золото оно и есть золото. А среди драгоценностей перечислены алмазы, жемчуг и рубины. Алмаз – это аллотропная модификация углерода, как и графит. Но графит очень мягкий, а алмаз – самый твердый из минералов. Как и в случае красного и белого фосфора, на свойства веществ влияет не только состав (оба состоят из атомов углерода), но и строение. В кристалле алмаза каждый атом углерода связан прочными химическими связями с четырьмя соседними атомами. Связи эти разрушить трудно, вот отчего алмаз такой твердый. А в кристалле графита прочные химические связи образуются между атомами, лежащими в одной плоскости. Их трудно разрушить, но графит состоит из таких углеродных плоскостей, уложенных послойно. И уже между слоями химических связей нет. Их можно без особых усилий отделить друг от друга. Вот почему графит оставляет след, если провести им по какой-нибудь поверхности.

Жемчуг вырабатывается моллюсками-жемчужницами. Как и многие морские и речные обитатели, они строят раковину из мелких кристалликов карбоната кальция в форме минералов кальцита или арагонита, скрепленных белком. Раковины морских жемчужниц на 95 % состоят из карбоната кальция, остальное – белок конхиолин. Перламутровый блеск внутренней поверхности раковины создают мелкие пластинчатые кристаллики карбоната кальция. Жемчуг вырабатывается теми же самыми клетками, что вырабатывают перламутровый слой раковины, только имеет иную форму. Он, как и перламутр, состоит из кристалликов кальцита или арагонита, скрепленных органическим веществом конхиолином. Возникают жемчужины в результате повреждения, нанесенного мантии жемчужницы. Жемчуг содержит до 95 % карбоната кальция. Понятно, почему царице Клеопатре удалось растворить жемчужину в уксусе. Полностью, впрочем, раствориться она не могла, потому что белок в уксусе не растворяется.

Рубин – это драгоценная разновидность корунда, второго по твердости минерала после алмаза. Корунд – это природный оксид алюминия. Он бесцветен, а цвет рубина обусловлен примесями хрома. Впрочем, Эдмон Дантес мог не опасаться подделок: крупные синтетические рубины весом 20–30 карат начали выращивать с 1902 г.