Разделы на этой странице:
1.49. КАК ПОЛУЧИТЬ «КУПОРОСНЫЙ СПИРТ»?
Русский химик и минералог Василий Михайлович Севергин (1765–1826) в 1804 г. писал: «Имея железный купорос, можно бы приготовлять в России и купоросную кислоту».
Термины «купоросная кислота», «купоросное масло», «серное масло», «купоросный спирт» встречаются в России уже в XVII в. Так называли концентрированную серную кислоту H 2 SO4, которую получали нагреванием железного купороса (см. 1.46) в глиняных ретортах:
FeSO 4 ?7Н 2 O = H 2 SO 4 ? + FeO + 6Н 2 O?.
При Петре I серную кислоту в Россию привозили из-за границы. Но уже в 1798 г. купец Муромцев «выварил» 125 пудов (около двух тонн) «купоросной кислоты» нагреванием железного купороса. Позже в России серную кислоту стали получать другим способом, сжигая смесь селитры (нитрата калия KNO 3) и серы S во влажных камерах:
KNO 3 + S + O 2 = KNO 2 + SO 3 ; SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 .
Так производили серную кислоту до начала XX в.
Сведения, когда впервые в мире была получена серная кислота, до нас не дошли. Видимо, это случилось не раньше XIII в. Взаимодействие селитры и серы для производства H 2 SO 4 уже использовали Дреббел (см. 4.36) в Англии и Василий Валентин в Германии (см. 152).
Первое современное промышленное производство серной кислоты контактным методом - окислением диоксида серы SO 2 в триоксид SO 3 в присутствии катализатора (губчатой платины Pt) - было создано в России на Тентелевском химическом заводе в Санкт-Петербурге в 1903 г. (ныне завод «Красный химик»).
Царь дочитал бумагу, обмакнул перо и написал: "Позволяетца дать грамоту на сие прошение и заказать привоз тогда, когда оне объявят такой квантитет материй, какой в год во всем государстве выходит. Петр. 17 февраля 1718 года в Преображенском ". Чернила оказались жидковаты и слово "прошение", да цифра 8 получились с кляксами.
В прошении к царю, ландрат (провинциальный выборный из местных дворян, обладавший административной и судебной властью при Петре I) Савелов и купцы Дмитрий и Данила Томилины сообщали, что " в Московском уезде в дворцовых наших волостях во Гжельской и в Селинской изысках в земле и в речке Дарке во многих местах купоросную руду", которая "для опыта варена, и вышло из оной из десяти пуд черной купорос, краска мумия, сера горючая; из помянутого купоросу сделано масло и дух купоросный, водка крепкая". Савелов и Томилины просили царского разрешения на устройство химического завода "для размножения купороса". Одновременно они просили Петра запретить ввоз купороса из-за границы.
Как видно из резолюции Петра I на их прошение, он согласился запретить ввоз купороса, если просители сумеют наладить его производство в достаточном для государства количестве. Прошла неделя, пошла другая, и 1 марта 1718 г. просители получили царскую жалованную грамоту с позволением "из купоросной руды... где они оную найдут, делать купорос, краску мумию, масло и дух купоросный и крепкую вотку и иные вещи, какие из купоросной руды произведены быть могут и для того им тамо, где такая руда найдена или впредь в которых иных местах изобретена будет, завести и построить потребные заводы и то дело из купоросной руды выше означенных вещей, как возможно им будет размножать и распространять".
Савелов и братья Томилины получили не просто разрешение, а монопольное право на производство купороса в России в течение 30 лет. Берг-коллегия, особенно в начале, охраняла привилегию гжельских химиков, отказывая другим предпринимателям. Например, в 1727 г. И.Демидов не получил разрешения на постройку купоросного завода, правда, десять лет спустя, Берг-коллегия разрешила делать купорос Шеханину и Серебренникову, нашедшим серную руду в Костромском уезде Московской губернии. Получил разрешение и ярославский купец П.Чепахин, который для руководства производством купороса и серы собирался пригласить крестьянина Гжельской волости Дружинина, очевидно, обладавшего необходимой квалификацией. Из архивных документов Берг-коллегии видно, что компанейщики Савелов и братья Томилины стали прилежно "размножать" купорос и первые четыре года производили его примерно по 1300 пудов ежегодно. Следующие 5 лет выпускали в среднем 200-300 пудов купороса, а в 1730 г. химики с речки Дарки сообщили в Берг-коллегию, что "материю, которая называется калчеданом", они добыли 20 тыс. пудов (328 т.), а переработали 5 тыс. пудов.
Технология производства железного купороса, применявшаяся в ХVШв. на русских химических производствах, возможно, и на заводе Савелова и Томилиных, описана М.В.Ломоносовым: "Купорос варят из желтого колчедана, в котором сера с медью или с железом смешана. Прежде его на огне обжигают, а потом на несколько недель на вольный воздух под дождь и солнце рассыпают. И когда рыхл и ржав будет, то, размельчив, вымывают его в чистой воде, которая как довольно устоится, сливают в чугунные котлы или великие глиняные карчаги; излишнюю воду вываривают, пока на верьху перепонка появится; после того выливают в плоские широкие чаны, в которых палочки наставлены. И так в холодном месте садится купорос около палочек, и на дно хрусталиками. Оставшуюся воду сцеживают, и с другим цельным купоросным щелоком смешав, опять вываривают, и так беспрестанно труд сей продолжают." Очевидно также, что карчаги, или корчаги, из огнеупорной гжельской глины для варки купороса получались крепкие.
Соломенно-желтые кристаллы серного или железного колчедана знали люди каменного века, которые ударяли по ним куском кремня, чтобы добыть огонь. За это свойство искрить при ударе колчедан потом назвали пиритом (от греческого "пир" - огонь). Люди ХVШ в. научились получать из колчедана серу и железный купорос. Нагревая купорос в чугунной реторте, добывали сернистый газ, который пропускали через воду, чтобы приготовить серную кислоту, называемую тогда купоросным маслом. Сернокислое железо (FeSO 4 H 2 O) в России называли по-разному. В ХVП в. появился "Устав ратных дел", где сказано "фиктриоль сиреч купорос". Железный купорос называли также зеленым, по цвету, и "черным" или "чернящим", когда добавляли в него настой листьев ольхи или чернильных орешков, чтобы получить известные в прошлом железо-галловые чернила, которыми писали Савелов с Томилиными и царь Петр. Русское "купорос" происходит от французского названия меди - " соuрeros ", что, очевидно, связано с осаждением меди из рудничных вод медных месторождений при их реакции с железом.
Железный купорос раньше использовался в медицине и кожевенном производстве для чернения дубленых кож, а также приготовления чернил и красок. Применяли купорос текстильные производства, например, в начале ХVШ в. Московский суконный двор переработал 60 кг железного купороса. Служил купорос для получения при реакции с селитрой "крепкой водки", или азотной кислоты, которую сначала делали в аптеках. Крепкой водкой азотную кислоту окрестили алхимики, и название это продержалось до начала XXв. "Селитряной дымистой водкой" звал ее М.В.Ломоносов, а другой наш академик, минералог и химик В.Севергин "селитряной кислотой". В первой половине XIX в. профессор Московского университета И.Двигубский в числе материалов, купленных для опытов в физическом классе Московского университета, назвал "селитровую кислоту". Азотная кислота использовалась в пробирном деле для разделения золота и серебра. Ее применяли при окраске шерсти, фарфора и ружейных прикладов. В 1774 г. на казенный фарфоровый завод в Петербурге из лаборатории Монетного двора повезли 2 пуда крепкой водки и железный купорос. С ХVШ в. Тульский оружейный завод применял кислоту для окраски ружейных прикладов, расходуя около 1 т крепкой водки на 50 тыс. ружей. Возможно, что азотную кислоту для тульских ружей возили из Гжельской волости с завода Савелова и братьев Томилиных.
Гжельские химики производили азотную кислоту нагреванием селитры с железным купоросом, полученным при прокаливании серного колчедана. Известно, что за девять лет, с 1720 по 1729 г., они приготовили 340 пудов (5570 кг) крепкой водки, или азотной кислоты.
Завод на речке Дарке в 1755 г. приобрел московский купец Шубин. Уже при нем в 1768г., в год полувекового юбилея завода, в Берг-коллегию поступили образцы серных колчеданов, добытые на Москве-реке у села Хорошева Московского уезда, а также на реке Наре, у села Каменского и возле деревни Слизнево Боровского уезда. После смерти Шубина завод перешел к его дочери Квашниной. В то время на заводе работали 54 человека, а "минерал" - купорос получали уже из колчедана с берегов речки Клязьмы из Владимирской губернии. Последнее упоминание о "минеральном заводе" Квашниной в делах Берг-коллегии датировано 1819 гг.
Потом забылось и первое российское химическое производство на речке Дарке в Гжельской волости Московского уезда. Забылась история добычи серного колчедана и то, что первые находки этого минерала в России произошли в петровское время, когда член Берг-коллегии Блюэр нашел в Калужской губернии пирит, который "не был обращен на пользу науки в связи с основным интересом к рудам металлов". Тот же Блюэр в 1712 г. писал правительствующему сенату о том, что "в Московской губернии много квасцовой и серной руды и селитры обретается". Правда, видно, плохо писал, если остались его писания без последствий, а Савелов и братья Томилины на свое прошение через 10 дней получили царскую грамоту.
Известный специалист по геологии и полезным ископаемым Подмосковья Б.М.Даньшин, в середине XX в. упоминал лишь о попытке добычи колчедана в ХVШ в., и о кустарных сборах для мелких химических заводов в XIX в. А между тем, как нам уже известно, только Савелов и братья Томилины за 12 лет добыли 20 тыс. пудов (328 т) колчедана, для перевозки которого потребовалось бы шесть современных железнодорожных вагонов. Разве можно считать попыткой по меньшей мере двенадцатилетнюю эксплуатацию Гжельского месторождения серного колчедана? Из тех же данных Берг-коллегии видно, что гжельский завод уже при новом владельце Шубине использовал колчедан из других районов Подмосковья. В 1825 г. профессор Московского университета И.Двигубский сообщал в "Новом магазине естественной истории, химии, физики" о колчедане в Московской губернии около Спасского источника в 2 верстах от села Семеновского, в 80 верстах от Москвы, и в 12 верстах от Серпухова. Были и еще, наверное, находки колчедана, ныне совсем забытые.
Течет по гжельской земле речка Дорка (по-старому Дарка), кое-где еще шумят листвой по ее берегам вековые ивы, современницы первого российского химического завода, который, как считают старожилы, находился недалеко от с. Кузяева. Правильно ли называть его заводом? Академик П.М.Лукьянов, опубликовавший архивные документальные материалы о гжельских химиках в 1948 г. в капитальном труде "История химических промыслов и химической промышленности России", масштабы химического производства на речке Дорке считал заводскими, так же как ландрат Савелов с купцами Томилиными, и царь Петр.
Медный купорос уже в 1679 г. применяли в медицине для составления мазей. Как считали в те времена, он «нечисть скорее объедает». Позднее медный купорос стали использовать для протравы семян и в борьбе с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур.
Алхимики, не зная состава сульфата меди, считали, что его водный раствор может превращать железо в медь. Если полоску железа опустить в раствор CuSO 4 , то почти немедленно медь отлагается на поверхности железа в результате реакции:
CuSO 4 + Fe = Cu↓ + FeSO 4 .
Железо не превращается в медь, а вытесняет медь из ее сульфата.
Современная технология производства сульфата меди состоит из стадий получения медных гранул (пустотелых шариков), окисления их паровоздушной смесью в специальных керамических башнях, орошаемых разбавленной серной кислотой, и кристаллизации CuSO 4 ∙5Н 2 O из полученных растворов:
2Cu + O 2 = 2CuO; CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O.
1.48. «КРЕПКАЯ ВОДКА»
В одной старинной русской книге, датированной 1675 г., было сказано, что на изготовление «крепкой водки» было дано полпуда железного купороса и десять фунтов селитры. Позднее в работах Ломоносова мы встречаем название «селитряная дымистая водка».
«Крепкой водкой», «селитряной дымистой водкой», «зияющей красным гасом кислотой» называли в России XVII и XVIII вв. азотную кислоту HNO 3 (см. 5–50). Название «крепкая водка» произошло от алхимического «аква фортис» - «крепкая, сильная вода». До 1700 г. получение HNO 3 осуществляли только в аптеках путем взаимодействия при нагревании железного купороса FeSO 4 *7Н 2 O (см. 1.46) с селитрой KNO 3 (см. 1.33, 1.34):
2(FeSO 4 ∙7H 2 O) + 4KNO 3 = 2HNO 3 + Fe 2 O3 + 2K 2 SO 4 + 2NO 2 +13Н 2 O.
C 1720 г. для производства азотной кислоты начали строить заводы, а вместо железного купороса стали применять серную кислоту:
2KNO 3 + H 2 SO 4 = 2HNO 3 +K 2 SO 4 .
Сведения об этой реакции нашли в записках Петра I: «Фунт истертой селитры положит в стекляной реторт и взлить на то по малу фунт самого чистого масла купоросного…». Впервые такую реакцию для получения азотной кислоты предложил немецкий алхимик Глаубер (см. 2.25). Если применять концентрированную серную кислоту («купоросное масло») и чистую селитру (нитрат калия KNO 3), то «водка» получалась «крепкой» - 96–98% HNO 3 .
Первое промышленное производство синтетической азотной кислоты в России (и одно из первых в мире) было создано в Юзовке (ныне г. Донецк) в 1916 г. под руководством русского инженера-технолога Ивана Ивановича Андреева (1880–1919). Сырьем служил аммиак (см. 1.44) - побочный продукт производства кокса. Процесс включал три стадии: окисление аммиака до монооксида азота NO в присутствии катализатора - сплава платины и родия:
4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6Н 2 O;
окисление монооксида азота путем смешения его с воздухом:
2NO + O 2 = 2NO 2 ;
поглощение диоксида азота водой с возвратом NO на вторую стадию процесса:
3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO.
По технологии Андреева работают сейчас все заводы мира.
1.49. КАК ПОЛУЧИТЬ «КУПОРОСНЫЙ СПИРТ»?
Русский химик и минералог Василий Михайлович Севергин (1765–1826) в 1804 г. писал: «Имея железный купорос, можно бы приготовлять в России и купоросную кислоту».
Термины «купоросная кислота», «купоросное масло», «серное масло», «купоросный спирт» встречаются в России уже в XVII в. Так называли концентрированную серную кислоту H 2 SO4, которую получали нагреванием железного купороса (см. 1.46) в глиняных ретортах:
FeSO 4 ∙7Н 2 O = H 2 SO 4 + FeO + 6Н 2 O.
При Петре I серную кислоту в Россию привозили из-за границы. Но уже в 1798 г. купец Муромцев «выварил» 125 пудов (около двух тонн) «купоросной кислоты» нагреванием железного купороса. Позже в России серную кислоту стали получать другим способом, сжигая смесь селитры (нитрата калия KNO 3) и серы S во влажных камерах:
KNO 3 + S + O 2 = KNO 2 + SO 3 ; SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 .
Так производили серную кислоту до начала XX в.
Сведения, когда впервые в мире была получена серная кислота, до нас не дошли. Видимо, это случилось не раньше XIII в. Взаимодействие селитры и серы для производства H 2 SO 4 уже использовали Дреббел (см. 4.36) в Англии и Василий Валентин в Германии (см. 152).
Первое современное промышленное производство серной кислоты контактным методом - окислением диоксида серы SO 2 в триоксид SO 3 в присутствии катализатора (губчатой платины Pt) - было создано в России на Тентелевском химическом заводе в Санкт-Петербурге в 1903 г. (ныне завод «Красный химик»).
1.50. «КИСЛАЯ ВЛАЖНОСТЬ»
В 1793 г. А. А. Нартов сообщил, что «кислая влажность из дровяных куч в уголь пережигаемых» может быть использована для травления меди и железа.
«Кислой влажностью», или «древесной кислотой», называли в России в те времена уксусную кислоту CH 3 COOH (см. 3.32). Ее получали при сухой перегонке древесины лиственных пород, прежде всего березы. Продукты конденсации подвергали отстаиванию. Смола и деготь садились на дно, а сверху оказывался водный раствор темно-бурого цвета, содержащий уксусную кислоту, метиловый спирт CH 3 OH, ацетон (CH 3) 2 CO и другие примеси. Для выделения уксусной кислоты водный раствор сливали и добавляли к нему мел CaCO 3:
2СН 3 СООН + CaCO 3 = Ca(CH 3 COO) 2 + H 2 O + CO 2 .
Ацетат кальция Ca(CH 3 COO) 2 , или, как его называли, «пригорело-древесную соль», «древесно-кислую соду», разлагали серной кислотой и отгоняли уксусную кислоту:
Ca(CH 3 COO) 2 + H 2 SO 4 = 2СН 3 СООН + CaSO 4 ↓.
Вот как в 1800–1830 гг. определяли уксусную кислоту: «Древесный уксус есть не что иное, как произведенная от сгущения дыма и газов, отделяющихся от дерева при жжении угля».
Этот старый способ сохранил свое значение и в наше время. Однако большую часть уксусной кислоты теперь производят методом окисления ацетальдегида CH 3 CHO кислородом в присутствии катализатора ацетата марганца Mn(CH 3 COO) 2:
2СН 3 СНО + O 2 = 2СН 3 СООН.
Остается добавить, что А.А. Нартов (1736–1813), сын механика, учителя Петра I, был президентом Российской академии наук.
1.51. ЛЕКАРСТВО СРЕДНЕВЕКОВОЙ РУСИ
Является смесью кислот высокой концентрации, а следовательно - сильнейшим ядом. Действие этой смеси на человеческий организм страшно даже представить - ведь царская водка способна растворять металлы! Обычно она состоит из одной части соляной кислоты (HCl) и трех частей азотной (HNO3). Допустимо также добавлять туда серную кислоту (H2SO4). Выглядит царская водка как жидкость желтого цвета, от которой исходит далеко не приятный запах хлора и окислов азота.
Царская водка замечательна тем, что растворяет практически все металлы, даже такие, как золото и платина, но при этом ни в одной из кислот, входящих в ее состав, металлы не растворяются. Активные вещества, способные растворять металлы, рождаются при смеси кислот, в ходе сложных химических реакций. Впрочем, есть металлы, которые царской водке не по зубам: это родий, иридий и тантал. Не растворяется в царской водке также фторопласт и некоторые пластики.
История создания и названия
Царская водка была создана благодаря исследованиям алхимиков, неутомимых в поисках легендарного «философского камня», который должен был превращать любое вещество - в золото. Они называли золото «царем металлов», соответственно, жидкость, способную его растворить - нарекли «царем вод» (по-латыни - aqua regia). Но русские алхимики перевели это название на родной язык несколько своеобразно - в их устах «царь вод» стал «царской водкой».Царскую водку алхимики научились готовить еще до того, как была открыта . В те времена для изготовления этого состава использовали перегонку смеси селитры, квасцов и медного купороса, добавляя туда также .
Использование царской водки
Сегодня, когда философский камень уже никто не ищет, царская водка используется как реактив в химических лабораториях - например, при аффинаже золота и платины. Но чаще всего царская водка нужна химикам в качестве реактива для получения хлорида различных металлов. Любители же используют царскую водку для того, чтобы добывать золото из .Важно помнить, что царская водка сохраняет свои свойства только при наличии в ней хлора, который, если оставить сосуд с веществом открытым, быстро испарятся. При длительном хранении царской водки хлор также постепенно выветривается, и жидкость перестает растворять металлы.
Царская водка, которую можно пить
Существует одноименный коктейль, который можно приготовить по следующему рецепту:
60 мл обычной водки;
- 10 мл белого десертного вермута;
- 10 мл апельсиновой настойки;
- 10 мл перцовой настойки;
- лед в .
Смешайте все ингредиенты и подавайте в бокале со льдом, но золото этот состав, разумеется, растворять уже не будет.
ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ
О ОПЫТАХ НАД ЧУВСТВЕННЫМИ СВОЙСТВАМИ ТЕЛ
Глава 1
О ТЕПЛОТЕ
Когда флорентинский термометр (§ 77) повесишь под стеклянный колокол и, воздух из него вытянув со всяким прилежанием, горячие угли к оному близко поставишь, то увидишь, что водка в термометре поднимется и, после того как угли отложишь, скоро опустится. Также, ежели термометр под колоколом оставлен будет, водка в нем от теплоты также станет подниматься, а от стужи опускаться, как бы она стояла на воздухе.
Из сего явствует, что теплота и без воздуха распространяется и, следовательно, есть материя, которая воздуха много тончае и в которой движении теплота состоит. Мы станем ее называть теплотворною материею. Аристотелическим штилем можно оную назвать огненною стихиею.
К согрению вещей без воздуха способно употребляем: цилиндрический стеклянный сосуд AB [фиг. 37], которого верхний край DEFB оправлен медью и запирается крышкою HI , прикрепленною щурупами сквозь дирки 1 , 2 , 3 , 4 , на медной полосе TBCR проверченные. Полоса к сосуду прикрепляется также щурупами в R и S , между крышкою и сосудом прокладывают мокрое лосиное кольцо, к которому крышка крепко прижимается. Один конец N трубки OP вкладывается в крышку M , другой конец P прикрепляется к насосу, чтобы оным воздух тянуть можно было. Таким образом под сосуд горячее уголье подложить можно. Полоса в L вырезана, чтобы трубке OP место было.
Понеже теплота есть некоторая тонкая материя, весьма скоро движущаяся, для того недивно, что, проходя в скважинки тел, не токмо жидкие тела, как воздух (§ 75), двойную водку (§ 77), воду и самую ртуть, но и твердые, как, напр., металлы, растягивает. Пикард приметил, что железный прут, который зимою был в длину один фут, от жару прирос на 1 / 12 дюйма. Филипп де ла Гир нашел, что такой же прут, который был зимою в 6 футов, летом на солнце прибыл на 2 / 3 линеи. Сие объявляет Невтон в Первых основаниях математической физики, 34 кн. 3, лист 386.
Для опытов о теплоте хорошо употреблять термометр [фиг. 38], который состоит из воздуху и ртути, ABCDE . Часть шара AB наполнена воздухом, а другая его часть с частию трубки BCDF — ртутью. Ежели шар AB в кипяток поставишь, то увидишь, что кипячая вода определенный степень теплоты в себя принимает, выше которого она иметь не может, для того что ртуть во все то время, когда вода кипит, стоит в G неподвижно, в котором она стала с самого начала. Вместо воды можно употребить другие жидкие материи. Откуду явно будет, что самый большой степень теплоты не во всякой материи равен, например, двойная водка скоряе вскипит, нежели вода.
Понеже чрез искусство известно, что жидкие материи, в одно время будучи на солнце положены, неравный степень теплоты на себя принимают, для того не можно сомневаться, что и каждое твердое тело определенный степень теплоты получает, что можно исследовать в измолотых или тертых материях, напр., в разных тертых землях, в песке, или в плавленных, как в свинце, воске, или и другими способами.
Химические опыты показывают, что чрез смешение холодных тел теплота или и пламень произведен быть может, напр., купоросная крепкая водка 35 с прилитою водою или двойною водкою согревается. Также и лед теплоту производит, когда к нему помянутая купоросная водка прилита будет, которая, особливо с старым сгустелым скипидаром соединившись, немалую горячность рождает, из сосуда капли кверху скачут и далече разбрызгиваются; иногда стклянка, расскочившись от движения и жару слитых материй, обломками другие стклянки, подле себя поставленные, разбивает. Купоросная крепкая водка, водою разведенная, распускает в себе железные опилки, произведши нарочитую теплоту. Также и другие крепкие водки, 36 распускаючи в себе металлы, согреваются, пенятся и дым испускают. При сем примечать надлежит, что мясо и хлеб, будучи политы купоросною крепкою водкою, нарочито теплы становятся.
Сие очень известно, что твердые тела нагреваются, когда одно о другое будет терто; однако между редкими опытами сие почитается, ежели железо чрез особливое искусство так ковано будет, чтобы молоты по нем били вкось, как кремнем из огнива огонь высекают; ибо тогда железо докрасна раскаляется.
Отсюду явно быть кажется, что в сих случаях не иным каким образом теплота рождается, как только что огненная стихия, 22* в телах сокровенная, в движение приведена бывает. И чрез сии опыты явствует, что во всяком теле есть некоторое количество огненныя стихии, 23* по оному рассыпанныя.
Ежели химических материй близко не случится, то вместо оных известь употребить можно, ибо, ежели в оную надлежащее количество воды влито будет, то от ней стеклянный сосуд, в котором она содержится, так горяч станет, что и руками удержать нельзя. Ежели известь, только в воде обмочив, на воздух положишь, то она сама согреется и, расщелившись, потом в негодный порошок рассыплется.
Глава 2
О СТУЖЕ
Ежели термометр в холодную воду поставишь и к тому теплой прильешь, водка в нем выше взойдет, тем показывая, что теплота с холодною водою тотчас сообщается. Ежели, напротив того, термометр в теплую воду поставишь и к тому холодной прильешь, тогда водка, опустившись, кажет, как и прежде, что теплота с холодною водою соединяется и теплая вода становится холодняе. То же в обоих случаях бывает, когда горячий камень в холодную или холодный в горячую воду опущен будет. Из чего явствует, что стужа есть недостаток теплоты, о чем свидетельствует и повседневное искусство.
Термометр показывает, что вода от распущенной в ней сели холонет, а селитра и нашатырь сильнее знобит воду, нежели простая соль, ибо соляные тела суть воды холодняе, для того теплота, по одной воде рассыпанная, распущенной соли сообщается; итак, в сем случае причина стужи есть та же, которая бывает в смешении теплой воды с холодною или в погружении холодного камня в теплую воду (§ 120).
Из снегу или изо льду и из соли составляется знобительная материя, 37 которая великую стужу производит, что и простому народу известно; то есть, когда со снегом или наскобленным мелко льдом соль простая, нашатырь или селитра смешана будет, то поставленная в сие смешение в чашке вода замерзнет, а снег, с солью смешанный, растает. Сие бывает оттого, что теплота из воды в снег переходит, от чего он тает, а вода мерзнет. Откуду следует, что жидкость воды зависит от рассыпанной по ней теплоты, а лед от недостатку оного рождается, ибо коль скоро отнята будет жидкости причина, толь скоро и жидкость перестанет.
Когда круглый продолговатый сосудец, водою наполненный, в помянутом смешении поставишь, то вода на дне замерзнет, а потом и вся с краю в лед превратится. Вода, когда замерзает, беспрестанно встают из ней пузырьки, от чего она больше места занимает. И хотя обыкновенно стеклянные сосуды трескаются, ежели вода сверху мерзнуть начинает, однако того опасаться не должно, буде она снизу мерзнуть начнет. Откуду видно, что лед меньше расширяется, когда воздуху из замерзающей воды выходить свободно. И, следовательно, сила оной от воздуху, по ее скважинам рассеянного, происходит.
Коль велика есть сила замерзающей воды, не токмо обыкновенные искусства свидетельствуют разрыванием медных и железных сосудов, но Гугений 1667 году и после него Буот в Париже 1670, а потом Израиль Конради, доктор в Гданске, 1677 года, повторивши опыты, показали, что фузейный ствол, водою наполненный и крепко замкнутый, от сильного морозу с великим треском разорван бывает.
Замерзлые тела, напр. яблоки, мясо, яица, будучи положены в холодную воду, льдяною скорлупою окружаются и таким образом без порчи отходят, не так, как обыкновенно положены будучи к теплой печи и от ней круто разогревшись, портятся. Сие бывает оттого, что из воды, которая замерзлого тела тепляе, теплота исподтиха в оные входит, чем замерзлая влажность распускается, и, напротив того, окружающая вода замерзает (§ 122). А понеже сие бывает потихоньку и от легкого тепла, для того тела в прежнее состояние приходят; а все, что насилу бывает, то натуре противно.
Вода от надлежащего холодного воздуха в пары распускается, что весьма часто видеть можно, когда реки зимою равно как дым от себя пускают. Пералт уже 1720 году, учинив точный опыт, показал, 38 что восемь фунтов воды чрез 18 дней четвертую часть своего весу парами потеряли, которая убыль летней едва меньше, ибо теплота, выходя из воды, прильнувшие к себе и растянутые водяные частицы с собою в холодный воздух уносит и в пары обращает.
Глава 3
О ОГНЕ
Чрез повседневное искусство известно, что солнечные лучи греют. Однако они бо́льшую теплоту производят, ежели собраны будут зажигательным стеклом или зеркалом, чтобы по всей оных поверхности рассыпанные лучи соединились тесняе, где от них, как от огня, горючие материи зажигаются, плавкие растапливаются, жидкие, закипевши, в пары рассыпаются, и другие огню свойственные действия происходят. И понеже теплотворная материя, по телам рассеянная для согревания оных, в движение приведена бывает или уже движущаяся в скважины оных входит (§ 110), из того следует первое, что она солнечными лучами к движению побуждается. А понеже тела загораются пламенем от солнечных лучей, зажигательными зеркалами или стеклами стесненных, из того явствует, что когда больше материи теплотворной в движение приходит, тогда огонь рождается, так что огонь есть не что другое, как только стесненная теплота.
Сие подтверждается следующим опытом: в зажигательной точке вогнутого зеркала, которое имеет в диаметре около 6 футов, должно положить горячее уголье, чтобы по катоптрическим правилам отвращенные лучи простирались параллельно. Таким образом возвращенную теплоту должно принять от большего в расстоянии на 20 или 24 фута меньшим вогнутым зеркалом, которого диаметр, напр., в 3 фута. Чрез что познаешь, что по втором отвращении лучей в зажигательной точке загорится трут или серяная нитка, а из сего видно, что чрез стеснение теплоты огонь рождается и свои 24* действия производит.
Зажигательные зеркала и стекла соединяют лучи своею выпуклистою и вогнутою фигурою, что в катоптрике и диоптрике доказано бывает; и самые опыты, ежели оные со вниманием рассмотреть, показывают; для того недивно, что солнечные лучи сквозь стеклянный круглый пузырек, водою наполненный, то же действие производят, которое чрез зажигательное стекло показывают.
Сила зажигательных стекол умножается, когда лучи, бо́льшим стеклом AB собранные [фиг. 39], в некотором от него расстоянии меньшим стеклом CD стесняются, в котором расстоянии все лучи, сквозь большее стекло прошедшие, на поверхности малого уместиться могут. Таким образом, солнечные лучи, чрез собирательное стекло вторично стеснившись, сильняе действуют. А понеже как чрез преломление, так и чрез возвращение сгущенные лучи такую же силу имеют, то можно новым некоторым способом вместо переднего большего стекла употребить зажигательное зеркало, равно как и вместо собирательного. Подобным образом вместо собирательного зажигательного стекла можно употребить зажигательное зеркало.
Господин фон Чирнгаузен чинил опыты великими зажигательными зеркалами и стеклами. Зеркала описаны в ученых Лейпцигских записках 1687 года, лист 52, 53, а стекла там же 1697 года, 39 лист 114 и проч. От жару сих зеркал и стекол твердое и водою намоченное дерево тотчас пламенем занялось, вода в небольшом сосуде кипела, металлы растопились, кирпичи, морская пенка (камень), голландский фарфор, камень асбест в стекло слились. Сера, колофония, смола и другие сим подобные материи под водою растопились, дерево, несколько раз в воде будучи, в уголь перетлело. Пепел, оставшийся от сгоревших дров и от других нарастающих вещей, в стекло обратился, дорогие камни свой цвет потеряли и проч.
Но как всем известно, что огонь долее содержится на вольном воздухе, также и опыты, чрез воздушный насос учиненные, то подтверждают, ибо под стеклянным колоколом горячие угли скоряе погасают, ежели воздух насосом вытянут, нежели когда в нем оставлен. У свечи, под тем же колоколом поставленной, по извлечении воздуха пламень к концу светильна поднимается, и продолговатую свою фигуру в круглую переменяет, ясно показывая, что сие от воздуха зависит, что она не скоро от сала отстает и для того продолговатую фигуру имеет. Чищеная сера, будучи зажжена под колоколом, долее горит, нежели свеча; для того оную в сем случае лучше употреблять, чтобы умаление пламени, с умалением воздуха соединенное, ясно познать.
Отсюду явствует, для чего без воздуха от ударения кремня в огниво искры не выпрядывают. Микроскопы показывают, что искры суть частицы раскаленного железа и частицы кремня, в стекло обращенные. Расплавленное стекло раскаляется, а без воздуху тела раскалены не бывают. При сем опыте служит тот же инструмент, который у фузеи для произведения искр употребляется, который показывает, что порох без воздуху не так загорается от искр, как на воздухе. Но чтобы сие без вреда присутствующим учинилось, воздух из под колокола должно прилежно вытянуть. Движение в колоколе произведено бывает прутом железным CD [фиг. 40], который во дне колокола повернуть можно, с крючком DE .
Также явствует, что порох без воздуху не загорается от зажигательного стекла или зеркала, но только расплывается, ежели с такою же осторожностью, как выше помянуто, воздух вытянут будет. Последуя сему опыту, можно учинить иные для определения разности действ, от огня без воздуха и на воздухе происходящих. Здесь можно употреблять тот инструмент [фиг. 41], который мы выше сего для опытов о теплоте употреблять советовали (§ 112). Или пусть будет сделан из толстого стекла особливый колокол ACB , медным кольцом EF оправленный, для того чтобы он способно медному кругу HI мог быть приложен; горлышко затыкается гвоздем K после испражнения воздуха и колокол отнимается, чтобы при опытах насос не препятствовал.
Понеже чрез смешение двух холодных тел теплота произведена быть может (§ 116), а огонь не что другое есть, как сгущенная теплота (§ 427), для того недивно, что селитряная крепкая, так называемая дымистая водка, 40 будучи слита с гвоздичным маслом, пламень испускает.
Так же, когда тела чрез взаимное трение согреваются (§ 117), то нечему дивиться, что дерево таким образом загорается, что при точении случается.
Когда в густой крепкой купоросной водке, с которою четыре доли воды смешано, влитой в узкогорлую стклянку, положены будут железные опилки, тогда выходящий пар от свечного пламени загорается и пламя вниз к смешанной воде с шумом опускается. Когда горлышко пальцем запрешь, то собравшиеся пары снова загорятся. Иногда случается, что загоревшийся пар стклянку с великим треском разрывает. Для того безопаснее горлышко несколько отворенное к свече приносить, чтобы пар, вскоре вышед, на вольном воздухе загорелся и пламень бы в стклянку не входил. Понеже сей пар имеет в себе упругость, то, в стклянке собравшись, палец давит, которым горлышко заткнуто. Сим образом опыт сей неоднократно повторить можно.
Ежели чищеной или простой серы и железных опилков по равному количеству будут смешаны и водой намочены, то сие смешение на солнце или в мерной теплоте в три часа теплый пар выпускать станет. А когда сего смешения будет большее количество, напр. 30 или 40 фунтов, тогда сей пар сам загорится. Сие же смешение когда в горлышке на фут в землю зарыто будет летним временем, то по прошествии 8 или 9 часов земля вздуется и сквозь щели, которые на ней рассядутся, пар, вышед, загорится.
Явления, бывающие от фосфора, пространно описаны в ученых Лейпцигских записках 1682 и 1684 года, 41 лист 282 и 457. Фосфор в твердом виде скоро жжет, однако он, ежели в жидкой материи распущен будет, то можно им лицо и руки намазать без вреда, от чего они в темном месте светятся. Холодный он весьма вязок, и равно как из серебра сделанное стекло, от химиков называемое роговая луна; ще́пок, будучи положен в немалой стклянке, чрез несколько дней беспрестанно свет испускает и мало или и ничего темняе и легче не становится. Некоторые его части весьма горючи, так что, от себя загоревшись, стол, на котором они положены, опаляют. Фосфор, положенный в круглой глубокой стклянке, до третьей части водою наполненной, в теплую только погоду лучи испускает, которые, однако, и самых горючих тел не зажигают, следовательно, бессильный огонь в себе притворяют. Примечания достоин есть слариев опыт, который, взяв 10 или 20 гран твердого фосфора, прилил к нему воды одну драхму, чтобы он в той распустился. Воду смешал с 16 драхмами купоросной крепкой водки, которую когда он потряс, то сперва материя согрелась, а потом огненные некоторые шарики поднимались и, прильнувши к бокам стклянки, как звезды горели. Фосфор обыкновенно делают из урины, однако Гомберг делал из квасцов и из калу. 42 Молодший Лемерий 43 показал, как из муки, из разных семян, из меду, сахару, из листов, из дерева и из кореньев разных дерев, также из разных частей животных некоторый особливый фосфор делать. О сем смотри записки королевской Парижской Академии Наук 1711 года, лист 307, 25* голландского издания. От сего произошел некоторый порох, который на вольном воздухе от себя загорается и которого одно зернышко, будучи примешано к простому пороху, оный зажигает.
Примечания
34 § 113. Под Первыми основаниями Математической Физики Невтона — здесь следует понимать: I. Newtonus. Philosophiae naturalis Principia Mathematica. Упоминаемые в параграфе опыты Пикара и де Ла Гира и ссылка на стр. 336 свидетельству от о том, что Тюммиг пользовался вторым латинским изданием этой книги — Editio Secruda, Cantabrigiae, 1713.
35 § 116. Купоросная крепкая водка — концентрированная серная кислота.
36 § 116. другие крепкие водки — другие концентрированные кислоты.
37 § 122. Знобительная материя — охлаждающая смесь.
38 § 126. Пералт уже 1720 году, учинив точный опыт, показал — опыты К. Перро над испарением воды изложены в книге: Perrault C. Essais de physique, т. I. Paris, 1680, а также см. Perrault C. Oeuvres diverses de physique et de méchanique, т. I. Leide, 1721.
39 § 131. Господин фон Чирнгаузен чинил опыты великими зажигательными зеркалами и стеклами. Зеркала описаны в ученых Лейпцигских записках 1687 года ... , а стекла там же 1697 года — опыты над зажигательными зеркалами и стеклами изложены в статьях: Tschirnhausen E. W. von. Relatio de insignibus novi cujusdam speculi ustorii effectibus (Чирнгаузен Э. В. фон. Доклад о замечательном действии некоего нового зажигательного зеркала). Acta eruditorum, 1687, стр. 52—54; Tschirnharusen E. W. von. De magnis lentibus seu vitris causticis eorumque usu et effectu (Чирнгаузен Э. В. О больших чечевицах или о зажигательных стеклах, об их применении и действии) Acta eruditorum, 1697, стр. 114—119.
40 § 135. селитряная крепкая, так называемая дымистая водка — дымящаяся азотная кислота.
41 § 139. Явления, бывающие от фосфора, пространно описаны в ученых Лейпцигских записках 1682 и 1684 года — имеются в виду статьи Fr. Slari: Experimenta phosphori liquidi ac solidi (Опыты над жидким и твердым фосфором). Acta eruditorum, 1682, стр. 282—285. Enarratio experimentorum de phosphoro (Сообщение об опытах над фосфором). Acta eruditorum, 1684, стр. 457—466.
42 § 139. Фосфор обыкновенно делают из урины, однако Гомберг делал из квасцов и из калу — опыты В. Гомберга с фосфором изложены в статье: Homberg W. Phosphore nouveau, ou suite des observations sur la matière fécale (Новый фосфор или продолжение наблюдений над фекальным веществом) — Мémoires de l’Académie royale des sciences (Paris), Année 1711, стр. 233—245.
43 § 139. Молодший Лемерий показал... — имеется в виду статья: Lemery le cadet. Réflexions physiques sur un nouveau phosphore (Лемери, младший. Физические размышления о новом фосфоре). Mémoires de l’Académie royale des sciences (Paris), Année 1715, стр. 23—41.
22* В рукописи элементарный огонь.
23* В рукописи элементарного огня, по оному рассыпанного.
24* В рукописи те же.
25* В рукописи добавлено 1715 года, лист 30.
