Химия — просто

При замыкании вольтовой дуги моментально возникает сильное нагревание. При этом из отверстий печи бьёт пламя, окрашенное в пурпурный цвет цианистым водородом, образующимся из-за взаимодействия угля с водяными парами и азотом воздуха при высокой температуре. Зрелище, похожее на фантастический фильм. Применив ток в 100 вольт и 500 амперов, Анри получил в печи нагрев до температуры в 3000 °C!

Благодаря своей простоте электрическая печь оказалась особенно удобна для лабораторных опытов. С помощью этой печи Муассан за короткое время сделал целый ряд открытий огромной важности. При высокой температуре сплавляются и даже испаряются самые устойчивые минеральные вещества. Известь, из которой сделана печь, испаряется в огромных количествах. Аморфный уголь превращается в графит, а затем возгоняется, не плавясь. Наконец, благодаря электрической печи появилась возможность перегонять металлы как обыкновенные жидкости.

Электрическая печь А. Муассана

Так, Анри Муассан перегонял медь, серебро, золото, даже платину и железо. При высокой температуре в 3000 °C можно легко получать элементы из их оксидов, восстанавливая углём. Сейчас такой способ называется металлотермией. Таким образом удалось получить уран, хром, молибден, вольфрам, алюминий и другие элементы. Именно благодаря изобретению Муассана стоимость производства алюминия сильно снизилась и он получил широкое распространение. Примечание: в настоящее время алюминий получают путём электролиза.

С помощью той же печи Анри Муассан открыл новые классы соединений, которые имеют весьма важное теоретическое и практическое значение. Так, он открыл карбиды, бориды и силициды. Это соединения углерода, бора и кремния с различными металлами.

Многим из нас с детства известно такое соединение, как карбид кальция. Даже если ты не знал его название, то наверняка в детстве баловался им, бросая в бутылку с водой и затем плотно закрывая её. При взаимодействии карбида кальция с водой образуется газ ацетилен. Бутылку разрывает с оглушительным БАБАХ!

В начале XX века карбид кальция был интересен по другой причине. Точнее, был интересен ацетилен, который использовали как горючий материал, дающий при горении большое количество тепла. Существовала достаточно сложная проблема по транспортировке этого газа. Но благодаря открытию Муассана люди смогли достаточно легко получать ацетилен из твёрдого карбида кальция, который очень легко транспортировать и хранить. Использовался он в специальных ацетиленовых лампочках.

Также интересен путь, который привёл Муассана к изобретению электрической печи. Его первые опыты преследовали совершенно иную цель, а именно — искусственное получение алмаза. Ещё Лавуазье доказал, что алмаз — это разновидность углерода (аллотропная модификация). Другие модификации углерода — это графит и уголь, и они достаточно дёшевы. Превращение их в алмаз — очень выгодное предприятие. Но как это сделать?!

Нагревая уголь до высоких температур, можно заставить его кристаллизоваться. Но продуктом кристаллизации является не алмаз, а всего лишь графит. При этом, если нагреть алмаз до температуры 3000 °C, получится всё тот же графит. Сомнительное удовольствие в материальном плане, не правда ли?

Но хотя опыт и не давал надежды на успешное получение алмаза, теория тем не менее говорила об обратом. Учёные знали, что алмазы были когда-то созданы в гигантской природной лаборатории нашей планеты, но при таких условиях, которые им пока воспроизвести не удавалось. Муассан, изучая природные алмазы, подверг анализу метеорит, упавший 23 августа 1886 года в Пензенской губернии.

Кстати, с этим метеоритом связан забавный факт: часть его была потеряна для науки, так как местные крестьяне попросту… съели сей «небесный дар». Вот что делает с людьми научная безграмотность!

Так вот, Анри Муассан обнаружил в том метеорите кристаллики алмаза и на основании этого сделал вывод, что алмаз может образоваться из угля при чрезвычайно быстром охлаждении всей массы и под высоким давлением. С такой мыслью и приступил к опыту.

Он растворял уголь в расплавленном железе. А для получения высокой температуры он, как мы уже знаем, изобрёл электрическую печь. Сплав угля и железа, нагретый до 3000 °C, Анри выливал в воду. Вода, конечно же, тотчас вскипала, а поверхность железа мгновенно покрывалась коркой застывшего металла. Как известно, железо при затвердевании расширяется, поэтому внутри слитка создаётся высокое давление. Таким образом одновременно достигаются оба условия природного образования алмаза: углерод выделяется под высоким давлением и с весьма большой скоростью. И результат оправдал ожидания.

А. Муассан растворяет уголь в расплавленном железе