Великие химики. Том 2
Шрифт:
— Печи, сконструированные Девиллем, дают высокую температуру, но это не предел.
— А какие реакции вы предполагаете проводить при таких высоких температурах? — поинтересовался Лебо.
— Если мы сможем повысить температуру, работы у нас будет много. Прежде всего попробуем получить восстановлением магний, кальций, щелочные металлы.
— Сложная проблема. В печи Девилля вдувается кисло — род, и при высокой температуре эти металлы просто сгорят.
— У меня другая идея. Я хочу попытаться использовать, пламя электрической дуги. Если два графитовых электрода подключить к мощному источнику тока, можно получить электрическую дугу, температура которой может превышать 2000°С.
Из какого же материала должна быть печь? При такой температуре все плавится.
— Почти все. Думаю, что окись кальция [260] выдержит. Первая печь состояла просто из двух кусков окиси кальция,
— Окись кальция должна восстановиться углеродом до металла. — Муассан старательно растирал смесь негашеной извести и углерода. — Будем нагревать в тигле: так легче удалить полученный продукт.
260
Температура плавления окиси кальция 2585°С, но уже при 1800°С она начинает размягчаться. — Прим. ред.
Анри поместил смесь в тигель, плотно закрыл крышкой и включил ток. В лаборатории слышалось негромкое потрескивание, сквозь щели в печи пробивался ослепительный свет.
Когда нагревание закончилось и печь охладили, в тигле обнаружили лишь серую, твердую, как камень, массу.
— Никакого кальция нет!
— Кальция нет, но нет и окисла. Может быть, образовался карбид? — Муассан раздробил серую массу, взял небольшой кусочек и осторожно положил его в стакан с водой. Казалось, кусочек массы раскален — вода кипела вокруг него. Начали выделяться большие пузыри газа, и по комнате разнесся неприятный запах.
Следующий этап работы Муассана и Лебо был посвящен изучению свойств полученного карбида кальция. Одновременно они провели аналогичные реакции с окислами калия и натрия и получили их карбиды. У Муассана появилась мысль выделить в чистом виде такие тугоплавкие металлы, как молибден, вольфрам и ряд других. Но для этого требовалась значительно более мощная печь. Муассан постоянно совершенствовал конструкцию своей печи, увеличивал ее размеры, повышал температуру. Не найдя больших кусков окиси кальция, он решил изготовить печь из известняка. «Минерал, находящийся вблизи дуги, под действием высокой температуры превратится в окись, и цель будет достигнута», — рассуждал Муассан. Новая печь имела мощность в сто раз большую, чем первая. В ней Маусан смог не только восстановить окислы тугоплавких металлов, но и выплавить сами металлы. Впервые было осуществлено электротермическое получение молибдена и вольфрама.
Электродуговые печи произвели настоящий переворот в технике. Ими заинтересовались прежде всего промышленники. Открылись возможности для проведения в производственных масштабах многих процессов, главным образом металлургических, которые до сих пор считались неосуществимыми. В лабораторию Высшей фармацевтической школы приезжали стажеры из разных стран мира для изучения техники работы с печами Муассана. Здесь работали практиканты из Европы, Америки, Австралии.
12 декабря 1892 года Шарль Фридель [261] сделал в Академии наук сообщение о результатах исследования метеорита, найденного в Аризоне. В кусках железа он обнаружил микроскопические вкрапления алмаза. Муассан, избранный год назад действительным членом Академии, слушал доклад с большим вниманием и интересом. Он решил сам провести анализ и убедиться в правильности выводов Фриделя. Муассан достал кусочек метеорита и приступил к исследованию. Он установил, что в железном теле метеорита действительно есть следы алмаза, которым всегда сопутствует графит. И сразу же возникла мысль: «Нельзя ли получать алмазы синтетическим путем?»
261
Шарль Фридель (1832–1899) — французский химик-органик и минералог, чл.-корр. Петербургской Академии наук (с 1894 г.). Синтезировал множество органических соединений, открыл с американским химиком Джеймсом Массоном Крафтсом (1839–1917) метод синтеза гомологов ароматических углеводородов с помощью безводного хлористого алюминия (реакция Фриделя — Крафтса). Занимался искусственным получением минералов (кварца, рутила, топаза и др.) и явлением пироэлектричества кристаллов. О Фриделе см.: Биографический словарь, ук. соч., т. 2, с. 325; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 529–530; Быков Г. В. История органической химии: Открытие, ук. соч., с. 40 и др.
Эта идея захватила его, как много лет назад идея выделения фтора. Он досконально изучил всю имевшуюся по этому вопросу литературу и увлек своим новым замыслом сотрудников.
— Сжигая алмаз, Лавуазье доказал, что он состоит из чистого углерода. Позже появилось множество теорий образования этого драгоценного
262
Первое сжигание алмаза произвели флорентийские академики Аверани и Тарджони в 1694 г., затем А. Лавуазье в 1773 г. и русский минералог А. М. Карамышев (см.: Раскин Н. М., Шафрановский И. И. Александр Матвеевич Карамышев. — М. — Л.: Наука, 1975). Химический состав алмаза был установлен в 1797 г. С. Теннантом, который показал, что одинаковые количества алмаза и угля дают при окислении равные количества углекислого газа. В 1814 г. Г. Дэви и М. Фарадей окончательно доказали, что единственным продуктом горения алмаза является СОг (Шафрановский И. И. Алмазы. — Л.—М.: Наука, 1964; Милашев В. А. Алмаз: Легенды и действительность. — 2-е изд., перераб. доп. — Л.: Недра, 1981).
— Наши исследования подтверждают теорию Дебре, — заметил Лебо. — В алмазных породах Бразилии и Южной Африки всегда содержится графит, а он образуется при высокой температуре.
— Больше всего нас должны интересовать метеориты, — продолжал Муассан. — Они состоят из железа. А железо растворяет большие количества углерода. Расплавить железо и растворить в нем углерод — задача простая. Но как все это провести под высоким давлением? Нет материала, который бы выдержал высокое давление при температуре 1200°С, необходимой для кристаллизации углерода.
Теперь другой темы для разговоров в лабораториях профессора Муассана не было, все сотрудники были охвачены «алмазной лихорадкой». Но первые опыты разочаровали энтузиастов. Самой продолжительной и скучной была последняя стадия: охлажденный кусок железа приходилось долго кипятить в соляной кислоте до полного растворения. На дне сосуда оставался черный осадок, в котором содержался только графит.
— Необходимо увеличить давление, — настаивал Лебо.
— Попробуем. У меня есть одна мысль, но я не уверен, правильна ли она. — Муассан взял карандаш и склонился над «толом. — Смотрите, Лебо. При охлаждении расплавленное железо увеличивает свой объем, так же как вода при образовании льда. Вы задумывались, почему трескается бутылка, если в пей замерзнет вода? Да потому, что создается высокое давление.
Лебо оживился, он понял идею Муассана.
— Если поместить расплавленное железо в большой стальной сосуд и плотно закрыть его, то создадутся условия для» возникновения очень высокого давления и…
— Нет, — прервал его Муассан, — еще проще. Расплавленное железо нужно быстро, но равномерно охладить. При этом образуется железная корка, которая плотно, как в тисках, зажмет остальную жидкость.
Предположения Муассана подтвердились. Первый опыт дал хорошие результаты: на дне колбы после растворения железа скопилась черная масса. В ней можно было обнаружить микроскопические кристаллики алмазов. Конечно, это были алмазы низкого качества, но все-таки алмазы [263] . В природе такие разновидности алмазов встречаются, их называют «карбонадо» и применяют только для технических целей. Исследователи работали, не жалея ни времени, ни средств, в надежде получить большие и прозрачные алмазы. «Надо увеличить общую массу. Чем медленнее охлаждается железо, тем благоприятнее будут условия кристаллизации», — решил Муассан.
263
Первые попытки получить искусственные алмазы из углерода под давлением принадлежат русскому ученому В. Н. Каразину (1823 г.) и французам Каньяр-Латуру и Ганналю (1828 г.). Последующие многочисленные опыты по получению искусственных алмазов описаны Муассаном «1893 г., К..Д. Хрущевым (1852–1912) в 1894 г., Хэннеем в 1880 г., Ч. Парсонсом в 1920 г. и другими. Впервые синтез искусственных алмазов осуществлен в 1954–1955 гг. группой американских ученых (при температуре более 2000oС и давлении выше 10000 атмосфер). Сейчас во всех развитых странах налажено промышленное получение синтетических алмазов. См.: Рич В. И., Черненко М. Б. Неоконченная история искусственных алмазов. — М.: Наука, 1976.
6 февраля 1892 г. Муассан сделал сообщение в Академии наук о результатах первых опытов. Его сообщение вызвало сенсацию. На следующей же день газеты напечатали имя Муассана, набранное огромными буквами, на первых страницах всех газет. Делались предсказания, подсчитывались доходы. Алмазная лихорадка потрясла мир. Миллионеры беспокоились — промышленное производство алмазов могло принести им банкротство. Те, у кого алмазов не было, стали жить надеждами, что скоро сами начнут получать драгоценные камни. Все это было далеко от истинного положения дел.