Бронштейн М.П. Солнечное вещество, Лучи икс (сборник)

Солнечное вещество

С чего началось

Я расскажу о веществе, которое люди нашли сначала на Солнце, а потом уже у себя на Земле.

Астрономы изучают поверхность Солнца с тех пор, как у них есть телескоп. Они видят на Солнце тёмные пятна, огненные облака, извержения и взрывы. Но разве можно разглядеть в телескоп химический состав Солнца, исследовать, из каких веществ оно состоит? Для этого химикам пришлось бы побывать на Солнце, захватив с собой свои пробирки, колбы, реактивы и весы.

Какая же это экспедиция пролетела полтораста миллионов километров и открыла на Солнце новое вещество?

Такой экспедиции никогда не было. Не отрываясь от своей планеты, люди ухитрились узнать, из чего состоит Солнце. Узнали это они не очень давно — всего только лет семьдесят пять тому назад[1].

И, как часто бывает в науке, для этого необычайного открытия понадобились самые скромные средства и орудия.

Эти орудия — маленькая, тусклая горелка Бунзена да ещё самодельный спектроскоп, сооружённый из сигарной коробки, стеклянного клина и двух половинок сломанной подзорной трубы.

Началось всё дело с горелки, а потом уже дошла очередь и до спектроскопа.

Горелку Бунзена вы и сейчас ещё найдёте в любой лаборатории. За семьдесят пять лет она нисколько не изменилась.

Простая металлическая трубка, стоящая на подставке. По резиновому шлангу в трубку течёт снизу светильный газ, а чуть пониже середины в ней проделано отверстие для воздуха. Поднесите к верхнему концу трубки зажжённую спичку, и газ загорится тусклым, бледным, почти бесцветным пламенем. Днём этого пламени даже не заметишь. Горелка Бунзена горит гораздо тусклее самой плохонькой керосиновой коптилки. Но зато пламя у неё такое жаркое, какого никогда не бывает в нашей обыкновенной печке: две тысячи триста градусов.

Цветные сигналы

Роберт Бунзен жил в прошлом веке[2]. Много лет был он профессором химии в маленьком немецком городке Гейдельберге.

Роберт Бунзен

К середине 50-х годов он уже изобрёл свою горелку и теперь изо дня в день старательно изучал, как ведут себя различные вещества в пламени высокой температуры.

Он погружал в пламя то металлы, то уголь, то соли, то известь, и наблюдал, что происходит со всевозможными химическими соединениями в горячем пламени светильного газа. Осенью 1858 года он заметил и записал в лабораторном дневнике, что многие вещества ярко окрашивают бесцветное пламя.

Впервые он обратил на это внимание во время опыта с поваренной солью.

Тонкими платиновыми щипчиками взял он маленький кристаллик соли и сунул в пламя горелки. Бесцветное пламя сразу перестало быть бесцветным. Как только попала в него поваренная соль, оно разгорелось ярче и пожелтело. А комната наполнилась удушливым запахом хлора.

Этому запаху Бунзен не удивился. Ведь поваренная соль состоит из двух веществ: хлора и натрия. Вот она и распалась на свои составные части в жарком пламени горелки, и хлор растёкся по комнате.

Но почему же пламя из бесцветного сделалось жёлтым? Что окрасило его в жёлтый цвет — газ хлор или металл натрий?

Чтобы узнать это, Бунзен решил повторить опыт, но только вместо поваренной соли взять вещества, в которых будет натрий, а хлора не будет, — например соду, глауберову соль, бромистый натрий. Если пламя и при этих опытах окрасится в жёлтый цвет, значит, всё дело в натрии.

Так и оказалось: и от соды, и от глауберовой соли пламя сразу пожелтело.

Тогда Бунзен проделал последний, решительный опыт: внёс в пламя чистый натрий безо всяких примесей. Пламя и на этот раз стало ярко-жёлтым.

Значит, догадка верна: натрий действительно окрашивает бесцветное пламя газовой горелки в жёлтый цвет.

Удача этих опытов навела Бунзена на мысль: быть может, не только натрий, но и другие металлы способны окрасить бесцветное пламя горелки? Что, если взять вещества, в которых натрия нет? Например сильвин — соединение хлора с металлом калием?

Крохотный кристаллик сильвина был внесён в пламя газовой горелки. Пламя разгорелось так же ярко, как и от кристаллика поваренной соли, но окрасилось в другой цвет — не жёлтый, а фиолетовый.

И не один сильвин, а все вещества, в которых есть калий, дали тот же фиолетовый цвет: и селитра, и поташ, и едкое кали.

Вывод ясен: фиолетовый цвет пламени зависит от калия. Но Бунзен и тут не отказался от последней проверки: он внёс в пламя чистый калий.

Всё тот же фиолетовый цвет.

Значит, жёлтый цвет — признак натрия, а фиолетовый — калия.

Бунзен почувствовал, что опыты ведут его к какому-то важному открытию. Он стал испытывать металлы один за другим. Взял литий — и получил красное пламя, взял медь — и получил зелёное.

Опыты за опытами убеждали Бунзена в том, что он открыл новый способ химического анализа — такого анализа, для которого не нужна сложная химическая кухня, не нужны приборы, склянки, реактивы.

Теперь, когда химик захочет узнать, есть ли в каком-нибудь веществе калий, ему скажет об этом пламя газовой горелки, скажет не словами, а цветными сигналами.

Если пламя сделается фиолетовым, это значит: «В веществе есть калий». А если оно сделается не фиолетовым, а жёлтым, это будет означать: «Калия нет, есть натрий». Можно будет на глаз узнавать химический состав любого вещества. Надо только изучить язык газового пламени, разобраться в его цветных сигналах.

Неудача

Бунзен раздобыл множество разных химических соединений и принялся их исследовать. Тоненькими платиновыми щипчиками захватывал он кусочек исследуемого вещества и вносил в пламя горелки. Если же вещество было не твёрдым, а жидким, то вместо щипчиков брал он платиновую проволочку толщиною с конский волос, изогнутую на конце в виде петельки. Каплю жидкости, повиснувшую на петельке, Бунзен осторожно вносил в пламя.

И каждый раз в лабораторном дневнике появлялась запись о том, каким цветом окрасилось пламя.

Скоро в руках у Бунзена был длинный перечень веществ и тех цветов, по которым их можно определить. Настоящая сигнальная книга: натрий — жёлтый сигнал, калий — фиолетовый сигнал, медь — зелёный сигнал, стронций — красный сигнал. И так далее, и так далее — на много страниц.

Сигнальная книга была готова, и вот тут-то Бунзен увидел, что пользоваться этими сигналами не так-то просто.

В перечне была, например, такая запись:

«Раствор солей натрия — жёлтый цвет.

Раствор солей натрия с небольшой примесью солей лития — тоже жёлтый цвет.

Раствор солей натрия с небольшой примесью солей калия — тоже жёлтый цвет».

Как же расшифровать эти сигналы? Как отличить чистый натрий от натрия с примесью калия и от натрия с примесью лития?

Бунзен зажёг три газовых горелки. В пламя каждой горелки внёс он по капле раствора поваренной соли. Но в одной капле поваренная соль была чистая (соединение натрия с хлором), в другой она была смешана с солями лития, в третьей — с солями калия.

Все три пламени были одного цвета: жёлтого. Никакой разницы между ними не было. Очевидно, натрий так сильно окрасил их в свой жёлтый цвет, что глаз не в силах был уловить красный оттенок лития и фиолетовый оттенок калия.

Тогда Бунзен подумал: а что, если помочь глазу — вооружить его цветными стёклами или цветными жидкостями?

Он налил в стаканчик немного раствора синей краски индиго и стал рассматривать все три пламени сквозь синюю жидкость.