Химия. Узнавай химию, читая классику. С комментарием химика

© Н.А. Волжина, пер. с англ., насл., 2018

© В.П. Катаев, насл., 2018

© П.П. Бажов, насл., 2018

© В.Г. Финк, пер. с англ., насл., 2018

© Т.В. Юрова, пер. англ., 2018

© З.А. Бобырь, пер. с польск., насл., 2018

© К.И.Чуковский, пер. с англ., насл., 2018

© Л.И. Олавская, пер. с фр., насл., 2018

© ООО «Издательство АСТ», 2018

От автора

«Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие!» – сказал великий Ломоносов, и в его правоте мы можем убеждаться ежесекундно. Ведь химия – это наука о веществах и их превращениях друг в друга, а все окружающие нас предметы, существа (да и мы сами!) состоят из веществ. И превращения веществ происходят вокруг нас (и в нас!) каждое мгновение. Вот и книги, в которых нам рассказывают о мире вокруг – порой вымышленном, но все же подчиняющемся законам природы, – тоже полны упоминаний о веществах и химических процессах. О многих из этих веществ и процессов читатель уже знает из школьных уроков химии. А кое-что знал, но подзабыл. В книге, которую вы держите в руках, химик комментирует сведения о веществах и их превращениях, взятые из художественной литературы. Предлагаем взглянуть на знакомые или даже незнакомые тексты с точки зрения химии! И еще раз убедиться, что все-таки широко распростирает химия руки свои в дела человеческие.

Можно ли разгадать загадку собаки Баскервилей?

(из книги А. Конан Дойля «Собака Баскервилей»)

В тишине болот послышались быстрые шаги. Пригнувшись за валунами, мы напряженно всматривались в подступавшую к нам мутно-серебристую стену. Шаги все приближались, и вот из тумана, словно распахнув перед собой занавес, выступил тот, кого мы поджидали. Увидя над собой чистое звездное небо, он с удивлением осмотрелся по сторонам. Потом быстро зашагал по тропинке, прошел мимо нас и стал подниматься вверх по отлогому склону, начинавшемуся сразу за валунами. На ходу он то и дело оглядывался через плечо, видимо остерегаясь чего-то.

– Тсс! – шепнул Холмс и щелкнул курком. – Смотрите! Вот она!

В самой гуще подползающего к нам тумана послышался мерный, дробный топот. Белая стена была от нас уже ярдах в пятидесяти, и мы трое вперили в нее взгляд, не зная, какое чудовище появится оттуда. Стоя рядом с Холмсом, я мельком взглянул ему в лицо – бледное, взволнованное, с горящими при лунном свете глазами. И вдруг оно преобразилось: взгляд стал сосредоточен и суров, рот приоткрылся от изумления. В ту же секунду Лестрейд вскрикнул от ужаса и упал ничком на землю. Я выпрямился и, почти парализованный тем зрелищем, которое явилось моим глазам, потянулся ослабевшей рукой к револьверу. Да! Это была собака, огромная, черная как смоль. Но такой собаки еще никто из нас, смертных, не видывал. Из ее отверстой пасти вырывалось пламя, глаза метали искры, по морде и загривку переливался мерцающий огонь. Ни в чьем воспаленном мозгу не могло бы возникнуть видение более страшное, более омерзительное, чем это адское существо, выскочившее на нас из тумана.

Чудовище неслось по тропинке огромными прыжками, принюхиваясь к следам нашего друга. Мы опомнились лишь после того, как оно про-мчалось мимо. Тогда и я и Холмс выстрелили одновременно, и раздавшийся вслед за этим оглушительный рев убедил нас, что по меньшей мере одна из пуль попала в цель. Но собака не остановилась и продолжала мчаться вперед. Мы видели, как сэр Генри оглянулся, мертвенно-бледный при свете луны, поднял в ужасе руки и замер в этой беспомощной позе, не сводя глаз с чудовища, которое настигало его.

Но голос взвывшей от боли собаки рассеял все наши страхи. Кто уязвим, тот и смертен, и если она ранена, значит, ее можно и убить. Боже, как бежал в ту ночь Холмс! Я всегда считался хорошим бегуном, но он опередил меня на такое же расстояние, на какое я сам опередил маленького сыщика. Мы неслись по тропинке и слышали непрекращающиеся крики сэра Генри и глухой рев собаки. Я подоспел в ту минуту, когда она кинулась на свою жертву, повалила ее на землю и уже примеривалась схватить за горло. Но Холмс всадил ей в бок одну за другой пять пуль. Собака взвыла в последний раз, яростно щелкнула зубами, повалилась на спину и, судорожно дернув всеми четырьмя лапами, замерла. Я нагнулся над ней, задыхаясь от бега, и приставил дуло револьвера к этой страшной светящейся морде, но выстрелить мне не пришлось – исполинская собака была мертва.

Сэр Генри лежал без сознания там, где она настигла его. Мы сорвали с него воротничок, и Холмс возблагодарил судьбу, убедившись, что он не ранен и что наша помощь подоспела вовремя. А потом веки у сэра Генри дрогнули, и он слабо шевельнулся. Лестрейд просунул ему между зубами горлышко фляги с коньяком, и через секунду на нас глянули два испуганных глаза.

– Боже мой! – прошептал баронет. – Что это было? Где оно?

– Его уже нет, – сказал Холмс. – С привидением, которое преследовало ваш род, покончено навсегда.

Чудовище, лежавшее перед нами, поистине могло кого угодно испугать своими размерами и мощью. Это была не чистокровная ищейка и не чистокровный мастиф, а, видимо, помесь – поджарый, страшный пес величиной с молодую львицу. Его огромная пасть все еще светилась голубоватым пламенем, глубоко сидящие дикие глаза были обведены огненными кругами. Я дотронулся до этой светящейся головы и, отняв руку, увидел, что мои пальцы тоже засветились в темноте.

– Фосфор, – сказал я.

– Да, и какой-то особый препарат, – подтвердил Холмс, потянув носом.

– Без запаха, чтобы у собаки не исчезло чутье. Простите нас, сэр Генри, что мы подвергли вас такому страшному испытанию. Я готовился увидеть собаку, но никак не ожидал, что это будет такое чудовище. К тому же нам помешал туман, и мы не смогли оказать псу достойную встречу.<…>

В эти дни в Лондоне как раз были сэр Генри и доктор Мортимер, готовившиеся к далекому путешествию, которое врачи предписали баронету для укрепления расшатанной нервной системы. Утром они нанесли нам визит, так что у меня был хороший повод завести разговор, на нужную тему.

– С точки зрения человека, именующего себя Стэплтоном, события разворачивались как по писаному, – начал Холмс, – но нам все это казалось чрезвычайно сложным, потому что мы не имели тогда ни малейшего понятия, чем он руководствуется в своих действиях, и знали только кое-какие факты. С тех пор у меня было два разговора с миссис Стэплтон, и все разъяснилось. Думаю, что теперь загадок уже нет. Можете посмотреть мои заметки по этому делу в картотеке под литерой «Б».

– А может, вы изложите ход событий просто по памяти?

– С удовольствием, хотя и не ручаюсь, что вспомню все подробности.

Когда сосредоточишься на чем-нибудь одном, прошлые помыслы улетучиваются из головы. Адвокат, знающий назубок свое очередное дело и ломающий из-за него копья в суде, недели через две начисто все забывает. Так и у меня: каждое новое расследование вытесняет из памяти предыдущее, и мадемуазель Карэр своей персоной заслонила в моем сознании Баскервиль-холл. Завтра передо мной, может быть, встанет следующая загадка, которая, в свою очередь, заслонит очаровательную француженку и шулера Эпвуда. Но я все-таки постараюсь изложить вам всю эту историю, а если я что-нибудь забуду, вы мне подскажете.

Наведенные справки окончательно убедили меня, что фамильный портрет не лгал и что этот человек действительно из рода Баскервилей. Он оказался сыном того Роджера Баскервиля, младшего брата сэра Чарльза, которому пришлось бежать в Южную Америку, где он и женился, и после него остался сын, носивший отцовскую фамилию. Сей небезызвестный вам молодчик женился на некой Бэрил Гарсиа, одной из красавиц Коста-Рики, растратил казенные деньги и, переменив фамилию на Ванделер, бежал в Англию, где вскоре открыл школу в восточной части Йоркшира. Этот род деятельности он избрал потому, что сумел воспользоваться знаниями и опытом одного учителя, с которым познакомился в пути. Но его компаньон, Фрезер, был в последней стадии чахотки и вскоре умер. Дела школы шли все хуже и хуже, а конец у нее был совсем бесславный. Супруги Ванделер сочли за благо переменить фамилию и с тех пор стали именоваться Стэплтонами. В дальнейшем Стэплтон вместе с остатками своего состояния, новыми планами на будущее и страстью к энтомологии перебрался на юг Англии. Я наводил справки в Британском музее и выяснил, что Ванделер считался признанным авторитетом в своей области и что его имя было присвоено одной ночной бабочке, описанной им еще в Йоркшире.

Теперь мы дошли до того периода его жизни, который оказался столь интересным для нас. Этот человек, по-видимому, разузнал, что между ним и крупным поместьем стоят всего две жизни. Когда он собрался в Девоншир, его планы были, вероятно, еще весьма туманны, но недобрый замысел зрел – недаром он с самого начала выдал свою жену за сестру. Мысль воспользоваться ею в качестве приманки овладела им сразу, хотя он, может быть, еще и не представлял себе, как все сложится в дальнейшем. Его цель была – получить поместье; ради этого он не стеснялся в средствах и шел на любой риск. Итак, для начала надо было поселиться как можно ближе к Баскервиль-холлу, а потом завязать дружеские отношения с сэром Чарльзом и с другими соседями.

Баронет сам рассказал ему предание о собаке и таким образом ступил на свой смертный путь. Стэплтон, как я его по-прежнему буду называть, знал, что у старика больное сердце и что сильное потрясение может убить его. Все это он слышал от доктора Мортимера. Кроме того, ему было известно, что сэр Чарльз – человек суеверный и придает большое значение этой мрачной легенде. Изворотливый ум Стэплтона немедленно подсказал ему способ, каким можно убить баронета и остаться самому вне подозрений.

Выработав план действия, Стэплтон приступил к его осуществлению со всей изощренностью, свойственной его натуре. Заурядный преступник удовольствовался бы в таком случае просто злой собакой, но Стэплтона осенила гениальная мысль – сделать из нее исчадие ада. Он купил этого пса в Лондоне у Росса и Менгласа, на Фулхем-роуд, выбрав самого крупного и самого свирепого из всех, какие были. Потом приехал с ним в Девоншир по северной линии и сделал немалый конец пешком через болота, чтобы провести его домой незаметно. Во время своих экскурсий за бабочками он нашел путь в глубь Гримпенской трясины, а более надежного места для собаки нельзя и придумать. Он посадил ее там на цепь и стал ждать удобного случая.

Но такой случай долго не представлялся: сэра Чарльза нельзя было выманить ночью за пределы поместья. Стэплтон не раз подстерегал старика, держа собаку наготове, но все было тщетно. Вот во время этих бесплодных блужданий по болотам он, вернее, его сообщник и попался на глаза кое-кому из тамошних фермеров, и легенда о чудовищном псе получила новое подтверждение. Тогда Стэплтон возложил все свои надежды на жену, но на сей раз она проявила неожиданную твердость характера. Миссис Стэплтон наотрез отказалась пускать в ход свои чары против старика, зная, что это может погубить его. Ни угрозы, ни даже – увы! – побои, ничто не помогало. Она не хотела принимать участие в кознях мужа, и на время Стэплтон оказался в тупике.

Но выход из этого тупика был найден. Сэр Чарльз проникся дружескими чувствами к Стэплтону и послал его в качестве своего посредника к миссис Лауре Лайонс. Выдав себя за холостяка, тот совершенно покорил эту несчастную женщину и дал ей понять, что женится на ней, если она добьется развода. И тут же вскоре выяснилось, что надо действовать безотлагательно: сэр Чарльз собрался в Лондон по настоянию доктора Мортимера, с которым Стэплтон для видимости соглашался. Нельзя было терять ни минуты, иначе жертва могла ускользнуть. Стэплтон заставил миссис Лайонс написать сэру Чарльзу письмо, в котором она умоляла старика дать ей возможность повидаться с ним накануне его отъезда из Баскервиль-холла. Потом под благовидным предлогом он уговорил ее не ходить на свидание, и вот долгожданный случай представился.

Вернувшись вечером из Кумби-Треси, Стэплтон успел сбегать за собакой, смазал ее этим адским составом и привел на то место, куда должен был прийти старик. Собака, натравленная хозяином, перемахнула через калитку и помчалась за несчастным баронетом, который с криками бросился бежать по тисовой аллее. Представляю себе, какое это было страшное зрелище! Кругом темнота, и в этой темноте за тобой мчится что-то огромное со светящейся мордой и огненными глазами. Сердце у баронета не выдержало, и он упал мертвый в самом конце аллеи. Собака неслась за ним по узкой полоске дерна, и поэтому на дорожке не было никаких следов, кроме человеческих. Когда сэр Чарльз упал, она, вероятно, обнюхала его, но не стала трогать мертвеца и убежала. Вот эти следы и заметил доктор Мортимер. Стэплтон подозвал своего пса и поторопился увести его назад, в глубь Гримпенской трясины. Таково происхождение этой загадки, которая сбила с толку полицию, переполошила всех окрестных жителей и, наконец, была представлена на наше рассмотрение.

Вот и все, что касается смерти сэра Чарльза Баскервиля. Вы понимаете, с какой дьявольской хитростью этот человек обделал свое дело! Ведь уличить преступника не представлялось возможным! Соучастник у него был только один, причем такой, который не выдаст, а непостижимый, фантастический характер всего замысла и вовсе запутывал расследование. Обе женщины, замешанные в это дело, миссис Стэплтон и миссис Лаура Лайонс, подозревали, кто истинный виновник смерти сэра Чарльза. Миссис Стэплтон знала, что муж строит козни против старика, знала и о существовании собаки. Миссис Лайонс не имела ни малейшего понятия ни о том, ни о другом, но ее поразило, что смерть сэра Чарльза совпала по времени с несостоявшейся встречей у калитки, о которой, кроме Стэплтона, никто не знал. Но обе они были всецело под его влиянием, и он мог не бояться их. Таким образом, первая половина задачи была выполнена успешно, оставалась вторая – куда более трудная.

Очень возможно, что сначала Стэплтон даже не подозревал о существовании наследника в Канаде. Но он не замедлил узнать об этом от своего приятеля, доктора Мортимера, который заодно уведомил его и о дне приезда Генри Баскервиля. Прежде всего ему пришла в голову мысль, нельзя ли будет разделаться с этим молодым канадцем в Лондоне, до того как он приедет в Девоншир. Жене Стэплтон больше не доверял, помня, что она отказалась завлечь в свои сети старика Баскервиля. Оставлять ее надолго одну он тоже не решался – так можно было совсем утратить над ней власть. Пришлось ехать в Лондон вместе. Они остановились, как я потом выяснил, в отеле «Мексборо», на Кревенстрит, куда Картрайт тоже заходил в поисках изрезанной страницы «Таймса». Стэплтон держал жену взаперти в номере, а сам, приклеив фальшивую бороду, ходил по пятам за доктором Мортимером – на Бейкер-стрит, на вокзал, в отель «Нортумберленд».

Миссис Стэплтон подозревала, какие планы строит ее супруг, но она испытывала такой страх перед ним – страх, рожденный его жестокостью, – что не решалась написать сэру Генри о грозящей ему опасности. Если бы письмо попало в руки Стэплтона, кто бы мог поручиться за ее жизнь? В конце концов, как мы уже знаем, она пошла на хитрость: вырезала нужные слова из газеты и написала адрес измененным почерком. Письмо дошло до баронета и послужило ему первым предостережением.

Стэплтону нужно было во что бы то ни стало раздобыть какую-нибудь вещь из туалета сэра Генри на тот случай, если придется пускать собаку по его следу. Действуя, как всегда, быстро и смело, он не стал медлить, и мы можем не сомневаться, что и коридорный и горничная в отеле получили щедрую мзду за оказанную ему помощь. Увы! Первый башмак оказался ненадеванным и, следовательно, был непригоден. Он вернул его и взамен получил другой. Из этого факта я сделал очень важный вывод. Мне стало ясно, что мы имеем дело с настоящей собакой, ибо только этим можно было объяснить старания Стэплтона получить старый башмак. Чем нелепее и грубее кажется вам какая-нибудь деталь, тем большего внимания она заслуживает. Те обстоятельства, которые на первый взгляд лишь усложняют дело, чаще всего приводят вас к разгадке. Надо только как следует, не по-дилетантски, разобраться в них.

Очень может быть, что многие из читателей впервые прочитали слово «фосфор» на страницах «Собаки Баскервилей», а вовсе не в учебнике химии. И вполне вероятно, что у кого-то из читателей знаменитой повести познания о фосфоре этими сведениями и исчерпываются. Можно ли считать эту информацию полной и достоверной? Попробуем разобраться.

Из текста повести следует, что «фосфор» – это светящееся в темноте голубоватым светом вещество без запаха. Впрочем, само название «фосфор» указывает на способность светиться, потому что образовано двумя греческими корнями: φως («свет») и φέρω («несу»).

В русском языке существуют два слова с одинаковым написанием «фосфор», но разным произношением: «фо́сфор» – название химического элемента № 15 и его простых веществ, и «фосфо́р» – разновидность веществ, способных к холодному свечению (люминесценции).

Люминесценция – это выделение веществом энергии в виде света, а причины такого излучения могут быть разные. В случае фотолюминесценции вещество (люминофор) поглощает энергию светового или ультрафиолетового излучения, а потом постепенно отдает ее, испуская свет с определенной длиной волны. По мере потери энергии свечение ослабевает, а затем прекращается. Но стоит еще раз осветить люминофор, и свечение возобновляется. Такие вещества наносят, например, на елочные игрушки, которые светятся в темноте, если предварительно подержать их на свету. У ряда веществ люминесценцию может вызывать рентгеновское излучение (такие вещества используют в рентгеновских аппаратах). Кинескопы покрывают люминофорами, которые светятся под действием потока электронов. Есть радиолюминофоры, которые возбуждаются радиоактивным излучением. В первой половине ХХ в. составы, содержащие люминофор в смеси с солью радия, наносили на циферблаты часов и шкалу приборов, которыми предполагалось пользоваться в ночное время (в самолете, например). В отличие от фотолюминофоров, свечение которых быстро прекращается и требует регулярного освещения, радиолюминесцентные краски работают «без подзарядки», ведь источник излучения уже входит в их состав. Приборы, в которых использовались радиевые люминофоры, дают довольно высокий уровень радиации. Сейчас радиевые краски не применяют – они не отвечают жестким современным требованиям к радиационной безопасности. Современные радиолюминофоры изготавливают с использованием прометия-147 или трития.

Интересно решение для тритиевой подсветки. Напомню, что тритий – радиоактивный изотоп водорода. В качестве источника радиоактивного излучения взяли простое вещество – газообразный тритий. В отличие от твердых солей радия или прометия, газ невозможно смешать с люминофором, но зато он практически безопасен в применении. Одна швейцарская фирма разработала технологию изготовления тритиевых источников света под торговым названием тригалайт. Стенки тонкой стеклянной трубочки изнутри покрывают люминофором, затем трубочку заполняют тритием и запаивают. Трубочка светится в темноте светом постоянной интенсивности, не требует подзарядки и технического обслуживания. Изготовители обещают непрерывную работу в течение двадцати с лишним лет. Сходным образом устроены и люминесцентные лампы: стеклянная трубка, изнутри покрытая люминофором, только излучение (ультрафиолетовое) дают пары ртути в электрическом разряде. Но люминесцентные лампы требуют расхода электроэнергии, а источники тригалайт автономны. Их используют в подсветке часовых циферблатов, прицелов огнестрельного оружия, компасов, указателей направления в помещениях на случай аварийных ситуаций. Возможно, у кого-то из читателей есть брелок, светящийся в темноте благодаря источнику тригалайт.

Во всех перечисленных случаях люминофоры – сложные вещества, чаще всего соли. Например, люминесцентные лампы покрывают галофосфатом кальция (смешанная кальциевая соль фосфорной, хлороводородной и фтороводородной кислот), а кинескопы – сульфидом цинка ZnS или двойным сульфидом цинка-кадмия ZnS ∙ CdS. Алюминат стронция Sr(AlO2)2 светится дольше и ярче сульфида цинка. Его можно обнаружить и на циферблатах, и на аварийных знаках, и на элементах туристского снаряжения, и много еще где – это самый современный из люминофоров. Для того чтобы люминофор мог светиться, к нему обязательно добавляют небольшое количество солей переходных или редкоземельных металлов (они играют роль активаторов). Следует добавить, что люминофор может светиться разным цветом в зависимости от используемого активатора процесса: сульфид цинка с добавками серебра под действием пучка электронов испускает синий свет, а с добавками меди – зеленый. Имеет значение и то, насколько долго продолжается свечение после прекращения действия на люминофор возбуждающего излучения. Для циферблатов часов или приборных досок нужно, чтобы свечение сохранялось как можно дольше, а для экранов осциллографов и телевизоров, наоборот, нужен короткий период послесвечения, чтобы изображения на экране не накладывались одно на другое.

Неорганические люминофоры с длительным послесвечением и называют иногда фосфо́рами. Слово «люминофор» тоже содержит два корня: второй – уже знакомый греческий корень φέρω, а первый образован от латинского lumеn («свет»). То есть дословно и «люминофор», и «фосфо́р» означает одно и то же – «несущий свет». Но первый термин более широкий и употребляется чаще.

Еще один вид люминесценции – хемилюминесценция. Здесь свечение является результатом протекания экзотермической реакции, в которой энергия выделяется не в форме теплоты, а в форме света (это бывает не так часто). Такая реакция происходит, например, в светящихся браслетах, которые надевают посетители дискотек. Прозрачная пластиковая трубочка заполнена жидкостью, которая начинает светиться, если разломить находящуюся в ней ампулу с реагентом. Существенное отличие хемилюминесценции от фото-, радио- или рентгенолюминесценции в том, что в ходе химической реакции вещества расходуются и свечение довольно быстро прекращается, а люминофоры «работают» годами. Вот и трубочка-браслет после дискотеки погасла и для повторного использования уже непригодна, а елочные игрушки, расписанные люминесцентной краской, каждый Новый год интригуют нас своим загадочным свечением. Примером хемилюминесценции является также свечение белого фосфора (тут уже ударение на первом слоге).

Белый фосфор – одно из простых веществ химического элемента № 15. В минеральной природе атомы этого элемента – фосфора – встречаются только в составе солей. Но атомы фосфора могут образовывать и несколько простых веществ. Другими словами, можно сказать, что химический элемент фосфор имеет несколько аллотропных модификаций. Название химического элемента обычно совпадает с названием его простого вещества. У фосфора простых веществ несколько. Поэтому к названию «фосфор» добавляются разные прилагательные. Наиболее известные аллотропные модификации фосфора – белый фосфор и красный фосфор. В природе они, как известно, не встречаются, их получают искусственно.

Первым из простых веществ фосфора был получен белый фосфор. Это произошло (по крайней мере, в Европе) в 1669 г. Именно способность к холодному свечению и побудила назвать чудесное вещество, а вслед за ним и химический элемент, фосфором. Первооткрывателем фосфора считается гамбургский купец, практиковавший на досуге занятия алхимией, Хенниг Бранд. В поисках философского камня он обратился к опытам с человеческой мочой. Несколько бочек мочи он приобрел в армейских казармах, выпарил жидкость и прокалил остаток с углем и песком. Собственно, с помощью тех же веществ сегодня белый фосфор получают в промышленности из фосфата кальция, содержащегося в фосфоритах:

Са3(РO4)2 + 5С + 3SiO2 = 2Р + 3CaSiO3 + 5СО

Вот и фосфорорганические соединения, содержащиеся в моче, восстановились углем до фосфора, и Бранд с изумлением обнаружил вырывающийся из реторты «холодный огонь», не способный поджечь даже бумагу. Вещество, которое давало свечение, не помогло превратить неблагородные металлы в золото, зато его демонстрация и продажа образцов обеспечили Бранда неплохим доходом. Лет десять Бранд скрывал тайну получения фосфора, но потом продал за кругленькую сумму. Долгое время фосфор был дорогостоящим веществом, но постепенно становился все более доступным для исследователей, и в 1845 г. австрийский химик Антон Шреттер при нагревании фосфора получил его аллотропную модификацию красного цвета. Это вещество было названо красным фосфором, а исходный «фосфор Бранда» – белым фосфором. Красный фосфор не обладает способностью к холодному свечению, поэтому сосредоточим свое внимание на его брате – белом фосфоре.