Химия. Узнавай химию, читая классику. С комментарием химика

Герой рассказа тут же пояснил, что речь идет о графите. Но почему такое странное название? На латинском языке plumbago означает «подобный свинцу». Так назвали темно-серый мягкий камень, найденный в 1564 г. в долине Борроудейл (в знаменитом Озерном крае в английском графстве Камберленд) под корнями деревьев, поваленных бурей. Быстро обнаружилось, что этот минерал оставляет черные следы на разных поверхностях. Пастухи стали метить им своих овец. Вскоре местные жители поняли: этот материал можно использовать для рисования и письма, только стержень из него нужно обернуть бечевкой или пергаментом, чтобы не пачкать руки. В обиходе в это время для рисования и письма использовали свинцовые стержни. Свинец – очень мягкий металл, он оставляет неяркий серебристый след, который можно удалить хлебным мякишем. Сохранились рисунки Рафаэля, Дюрера, Гольбейна и многих других художников, выполненные свинцовым карандашом. В немецком языке карандаш так и называется der Bleistift, что дословно означает «свинцовый стержень» (Blei – «свинец»). А в английском языке грифель карандаша до сих пор называется lead (что тоже означает «свинец»). Вот и назвали новый материал, способный заменить в карандаше свинец, «подобным свинцу», то есть плюмбаго (или плумбаго, как написано в нашем переводе). Только в 1779 г. шведский химик Карл Вильгельм Шееле установил, что плюмбаго к свинцу отношения не имеет. При действии на этот минерал концентрированной азотной кислотой он полностью превращался в углекислый газ («связанный воздух», как называли его в XVIII в.). Шееле сделал из этого опыта вывод о том, что «черный свинец» представляет собой разновидность простого вещества углерода. Десятью годами позже ему дали название «графит» (от греческого γράφω – «пишу»). Но в 1665 г., в который Вацлав Голембович отправил своего героя, слово «графит» еще не было придумано.

Современный графитовый грифель был изобретен еще позже. До середины XVIII в. в карандашах использовался высококачественный камберлендский графит. Графит из других месторождений не давал при письме линий такого качества. Но во время Великой французской революции Великобритания прекратила поставки графита во Францию. Конвент предложил художнику и изобретателю Николя Жаку Конте найти замену британскому минералу. В 1794 г. Конте разработал рецептуру грифеля из смеси графитового порошка и глины. Порошок можно было делать из низкосортного графита, не прибегая к услугам английских производителей. В зависимости от содержания графита получались стержни разной тверюости: чем больше графита, тем мягче грифель. На этой идее основаны современные рецепты графитовых грифелей.

Что такое «электрическая вольтова батарея»?

В 1799 г. итальянец Алессандро Вольта создал химический источник электрического тока, известный как «элемент Вольта». Он состоял из медной и цинковой пластин, погруженных в раствор электролита и соединенных проволокой. По проволоке протекал электрический ток. Для металлов характерно слабое притяжение валентных электронов к ядру, и в ходе химической реакции атомы металла всегда отдают электроны. Чем легче металл отдает электроны, тем выше его активность. Поскольку цинк более активен, значит, атом цинка легче, чем атом меди, расстается со своими валентными электронами. При погружении металла в раствор электролита с его поверхности некоторое количество катионов переходит в раствор под действием молекул воды. Электроны, оставленные атомами цинка, остаются на поверхности металла. С медью происходит то же самое, но в гораздо меньшей степени. Если соединить проводником медь с цинком, избыточные электроны с поверхности цинка переместятся на поверхность меди. Там они будут приняты катионами водорода, находящимися в растворе кислоты: Но в данном случае разность потенциалов, возникающая при погружении металлов разной активности в раствор электролита, заставляет электроны двигаться по проводнику от более активного металла (цинка) к менее активному (меди), то есть создается электрический ток. Итак, в растворе с гальванической парой «цинк – медь», мы будем наблюдать «растворение» цинка, выделение пузырьков водорода у поверхности меди, а электроны, перемещающиеся по проволоке от цинка к меди, и создают постоянный электрический ток.

Как получить цинк?

Металлический цинк впервые был получен в XVIII в. Хотя сказать «впервые» было бы неправильно. Известно, что цинк получали в Индии еще в V в. до н. э., а в Персии – в XIII в… Но рецепт не дошел до европейских химиков, а попытки выплавить его из цинковой руды оказывались безуспешными. В чем причина? Ведь по распространенности в земной коре цинк превосходит и ртуть, и олово, и свинец. Однако все эти металлы научились получать в незапамятные времена, а первый патент на производство цинка был получен молодым британским металлургом Уильямом Чемпионом только в 1738 г.