КРЕМЕНЬ

Свойства воды. Изучение состава воды

В 1987 году вышла в свет книга В.В. Синюкова "Вода известная и неизвестная". Этим интересным материалом целесообразно воспользовался для разработки подходов объяснения неожиданных свойств АКВ.

Величественные пески Сахары, неприступные и жестокие, поглотили многих смельчаков, даже целые караваны. Их всех убивала "одна карающая рука", неумолимая и безжалостная, жажда. В пустыне без воды человек выдерживает около суток.

Двадцать пять веков назад в западной части Египта в безводных песках Сахары во время одного из переходов бесследно исчезла могущественная пятидесятитысячная армия персидского царя Кам- биса. До сих пор причина гибели огромного войска, затерявшегося, словно иголка в стоге сена, остается тайной. Древнегреческий историк Геродот, писавший о гибели армии Камбиса, отмечал, что это событие вызвало чрезвычайно много предположений и явилось одной из самых больших загадок того времени.

Лишь вода приносит пустыне жизнь. Случайный источник воды в песках это бесценный подарок, и только там существует оазис жизни.

Ныне Саудовская Аравия, богатая нефтью, экспортирует "кровь Земли", к примеру, в США, а оттуда везет чистую воду Гудзона. Но ведь вода за время транспортировки может биологически заселиться, просто протухнуть и стать источником новой беды. Вот тут бы и воспользоваться кремнем, ан нет: о нем не хотят и помышлять, ибо кто-то потеряет баснословные прибыли от продажи воды.

Мой знакомый, президент фирмы "Юниверсал Логос Корпорейшн" (США, г. Нью-Йорк) В. Герасимов, мечтал превратить кремень в ПАНАЦЕЮ для Ближнего Востока и Юго-Восточной Азии. И если бы не задержался в Кувейте, доказывая преимущества способа, разработанного учеными Сибирского Отделения Академии наук СССР, позволившего быстро погасить горящие нефтяные скважины после ухода войск Саддама Хусейна, то продал бы наш метод "консервации" воды с помощью белорусского кремня с большой выгодой. Тем более, что 6 ноября 1990 года был подписан двухсторонний протокол о намерениях между АНБ (вице-президент А.В. Степа- ненко) и указанной фирмой (президент B.C. Герасимов, гражданин США, потомок донских казаков). Жаль, что это сотрудничество пока не реализовалось

Важную роль в понимании химической природы воды вообще сыграли исследования английского ученого Р. Бойля (1627-1691 гг.). Продолжая в алхимических традициях изучать процессы горения и обжига металлов, он обнаружил, что часть воздуха при этом расходуется, но что это за часть, для него осталось загадкой. Бойль вплотную подошел к открытию кислорода. Неоднократно наблюдая образование воды при сгорании органических веществ винного спирта, воска, бальзама и других соединений, проницательный исследователь все же не смог расшифровать величайшую загадку того времени состав и сложную природу воды.

Накопившиеся эмпирические сведения, отражающие свойства воды, все настойчивее убеждали естествоиспытателей, что известная со времен Аристотеля концепция о взаимопревращении воды и воздуха не подтверждается. Исследователи все больше склонялись к мнению, что эти две субстанции: вода и воздух материи разного вида, но полная ясность в этом вопросе отсутствовала.

В XVIII веке изучаются различные свойства воды (сжимаемость, теплопроводность, теплоемкость и некоторые другие), исходя из арсенала средств и знаний, существующих в то время.

Привлекал внимание ученых и лед, однако знания о твердом и парообразном состоянии воды были весьма скромные. Никто не мог объяснить, что же это за частицы, различные комбинации которых приводят к появлению воды, льда, пара. Нередко фантастические гипотезы уводили так далеко, что утрачивалось разумное понимание свойств воды.

Изучение состава и свойств этого загадочного вещества продолжалось, все чаще исследователи получали доказательства того, что вещество неоднородно.

Завершить многолетний гигантский труд суждено было французскому химику А. Лавуазье и его коллеге П. Лапласу, синтезировавшим воду из водорода и кислорода.

Некоторые представления о воде постепенно претерпевали определенную трансформацию, вода вплоть до конца XVIII века считалась простым, единым и неделимым веществом, но оказалась весьма сложным, до сих пор до конца непознанным.

Изучение состава воды шло трудной, тернистой дорогой: на смену "великим" заблуждениям приходили триумфальные озарения. Понимание состава воды стало возможным благодаря исследованию различных компонентов атмосферного воздуха. О том, что воздух имеет сложный состав, догадывались, очевидно, давно, но что представляют собой его элементы, стало ясно только в конце XVIII века.

Интерес к газам возник в связи с поисками призрачного, неуловимого, постоянно исчезающего феномена флогистона. Создателем теории флогистона считают Г. Штапя (1659-1734), профессора медицины и химии. Правда, идея о "материальном" горючем начале флогистоне была высказана еще И. Бехером (1635-1682) в научном трактате "Подземная физика" (1669), посвященном минеральным веществам. И. Бехер полагал, что они состоят из воды и трех "земель": стеклующейся, ртутной и горючей. При сжигании вещества горючие, или масляные, компоненты улетучиваются. Идеи И. Бехе- ра легли в основу первой химической теории теории флогистона, которая в трудах Г. Шталя получила дальнейшее развитие. В новую теорию ученый вдохнул жизнь, став ее активным защитником.

Суть теории Г. Шталя: реакция окисления связана с потерей флогистона, а восстановления с его приобретением. Однако уже тогда было известно, что окисление обусловлено увеличением массы. А как же быть с потерей флогистона? Что же увеличивает массу?

Г. Шталь был так влюблен в свою теорию, что на подобные мелочи не обращал внимания. Последователи его, не мудрствуя лукаво, решили вопрос просто: флогистон имеет отрицательный "вес". Все сразу встало на свои места.    ^

Хотя теория флогистона и была ошибочной, что доказал А. Лавуазье, ее роль в развитии химии оказалась положительной. Теория флогистона открыла путь к экспериментальному изучению множества явлений природы. Поиски и попытки выделения флогистона привели к открытию хлора, водорода, кислорода.

Исследователи состава атмосферного воздуха, процессов горения увлекли многих выдающихся химиков. Одно открытие следует за другим. Выделены главные составные части воздуха: кислород, водород, азот. Но мысли многих все еще обращены к флогистону.

До работ английского химика Дж. Блэка (1728-1799) термин "газ" существовал только в единственном числе, и лишь после открытия им углекислого газа в научный обиход вошло слово "газы". Открытие "связанного воздуха" (углекислого газа), обладающего специфическими свойствами, было важным шагом в истории естествознания.

Много тонких и оригинальных экспериментов провел Дж. Блэк по изучению теплоты, затрачиваемой на нагревание тел одного веса до одинаковой температуры, и нашел, что количество расходуемой теплоты для каждого тела индивидуально. Таким образом, ему удалось выявить важную зависимость и ввести в научный обиход понятие "теплоемкость тела".

Эти исследования послужили отправным началом изучения поглощаемой теплоты при плавлении льда и определения количественных характеристик теплоты, затрачиваемой при переходе воды в пар. В результате Дж. Блэк обнаружил скрытую теплоту плавления льда. После его исследований стали понятны причины выделения и поглощения теплоты при растворении солей и испарении жидкостей.

Первым из ученых Дж. Блэк сумел дать правильный ответ на вопрос: куда же расходуется теплота? Ему даже удалось установить, что при плавлении каждого грамма льда расходуется около 80 малых калорий. Эту теплоту он назвал скрытой теплотой плавления льда.

Дж. Блэк попытался также определить и другую константу, характерную для воды, теплоту парообразования при переходе воды в пар. Найденная им величина оказалась несколько заниженной, однако он правильно понял, что теплота парообразования значительно выше теплоты плавления. По современным данным, на каждую единицу массы воды при переходе в пар поглощается теплоты почти в 7 раз больше по сравнению со льдом при плавлении.

После открытия кислорода Дж. Блэк, по-видимому, окончательно отошел от теории флогистона и принял теорию горения П.Лапласа.

Работами Дж. Блэка была доказана неоднородность состава воздуха. Дальнейшее бурное развитие исследований в этой области привело к открытию кислорода (К. Шееле и Дж. Пристли), водорода (Г. Кавендиш), азота (Д. Розерфорд) и т.д.

Изучение кислорода и водорода явилось ключом к разгадке сложной природы воды.

"Горючий воздух" получали и раньше, даже алхимики знали, что при действии кислот на металлы выделяются пузырьки, но они рассматривали их как простое видоизменение воздуха.

М.В. Ломоносов также был знаком с "горючим воздухом" и в 1745 году писал, что "при растворении какого-либо неблагородного металла, особенно железа, в кислотных спиртах из отверстия склянки вырывается горючий пар, который представляет собой не что иное, как флогистон".

Научная деятельность М.В. Ломоносова приходится на период, когда теория флогистона достигла своего расцвета. Однако, принимая флогистон, М.В. Ломоносов подвергает критике представления о его невесомости и показывает, что это конкретное материальное вещество водород. Он на два десятилетия раньше, чем Г. Кавендиш, пришел к подобному выводу, но его работа "О металлическом блеске", опубликованная в 1751 году, где ученый приводит свои рассуждения по этому вопросу, осталась незамеченной современниками.

В 1784 году Г. Кавендиш применил эвдиометр прибор, в котором через смесь обычного воздуха и "горючего воздуха" пропускается электрический разряд и при взрыве смеси образуется вода. В статье "Опыты над воздухом" (1785) он писал: "Резюмируя, можно заключить из этих опытов, что при взрыве горючего воздуха и обычного воздуха, взятых в подходящей пропорции, почти весь горючий воздух и около пятой части обычного воздуха теряют свою упругость и конденсируются в туман. Опыт показал, что этот туман представляет собой обычную воду".

К некоторым мыслям мы еще вернемся, когда будем рассматривать свойства кремня и воды, им активированной, а также других сред.

Китайские алхимики, которые изобрели порох, думается, чувствовали, что фейерверк долгоживущих искр, образующихся при ударах железосодержащим кресалом о кремень, обязан появлением преимущественно воздуху и воде в нем. Из кремня же и кресала переходят нужные катализаторы и матрицы для образования горючих компонентов. С сегодняшних позиций можно объяснить огонь, порожденный огнивом, цепными, разветвленными и другими быстрыми реакциями, инициируемыми матрицами порфириновых систем.

Почему образуется много воды при атмосферных осадках? Объяснение следует искать во взаимодействии матриц порфириновых структур с окружающей средой, мгновенно реагирующей на их присутствие, и электрических разрядов, происходящих в атмосфере.

 Первым, кто совершил великий переворот в представлениях о воде, был французский химикА. Лавуазье (1743-1794).

В нескольких работах ученый изложил процессы горения и дыхания на основе созданной им кислородной теории, отвергнув флогистон и показав, сколь значительна роль кислорода в природе химических соединений. Изучая воду, А. Лавуазье вскоре проводит опыт по ее разложению: он пропустил водяной пар над раскаленным железом и получил водород и оксид металла.

Продолжая опыты по синтезу и разложению воды, А. Лавуазье и Ж. Менье в феврале 1785 года пришли к выводу, что вода содержит 85% кислорода и 15% водорода (по современным данным, 88,81% кислорода, 11,19% водорода).

Итак, природа воды раскрыта. В середине XVIII века было окончательно установлено, что вода образуется двумя газообразными веществами кислородом и водородом. Это выдающееся открытие сыграло значительную роль в познании окружающей природы. Ведь все живое планеты содержит от 65 до 99% воды.

Однако по закону В.И. Вернадского в воде должны быть все элементы химической системы Д.И. Менделеева. Они-то и приводят в недоумение ученых проявлением водой своих аномальных сврйств. Ведь если бы вода состояла только из водорода и кислорода, то она бы непременно вся испарилась с поверхности Земли. А этого не происходит. Она бы не омагничивалась и не проявляла своих неожиданных свойств. Здесь, думается, пора вспомнить о центрах кристаллизации воды, о тех вечных странниках Вселенной, что обусловливают тесное взаимодействие всех веществ на Земле с геофизическими и космическими полями.

Обо всем этом мы еще поговорим в последующих выпусках. Приведем лишь интересное высказывание философа Спинозы.

"Простой цветок из моего сада подсказал мне истину. "Постигни, человек, сказал он мне, мое рождение и мой рост и ты уразумеешь тайну жизни".