Химия. Узнавай химию, читая классику. С комментарием химика

День уже склонялся к вечеру. Дантес заметил, что близятся сумерки. Он боялся быть застигнутым в пещере и вышел с ружьем в руках. Кусок сухаря и несколько глотков вина заменили ему ужин. Потом он положил плиту на прежнее место, лег на нее и проспал несколько часов, закрывая своим телом вход в пещеру.

Эта ночь была одной из тех сладостных и страшных ночей, которые уже два-три раза выпадали на долю этого обуреваемого страстями человека.

* * *

Как работает порох?

Изобретен был порох в VII в. в Китае. Хотя свои секреты китайцы не выдавали чужестранцам, но, в конце концов, рецепт пороха стал известен арабам, а с XIII в. и в Европе. Существует легенда, что порох случайно изобрел монах-алхимик Бертольд Шварц, растирая в ступке смесь селитры, серы и угля. Случайная искра вызвала воспламенение смеси, сильный толчок выбросил пестик из ступки. И монаха посетила идея об огнестрельном оружии на основе чудесной смеси. Но эти сведения не подтверждены документально. Любопытно, однако, что во французском языке слово mortier означает и «миномет (мортира)», и «ступка».

Состав черного, или дымного, пороха не изменился со Средних веков: это смесь истертых в порошок калийной селитры (75 %), серы (10 %) и угля (15 %). В охотничьих сортах пороха содержание селитры несколько выше. Конечно, состав порохов мог меняться по сравнению с классическим рецептом вследствие разной доступности того или иного сырья. Так, калийная селитра предпочтительнее, потому что менее гигроскопична, но более доступна натриевая и кальциевая. Порой приходилось менять рецептуру, хоть это и отражалось на качестве пороха. Месторождения природной селитры редки: в южноамериканской пустыне Атакама с 1825 г. добывали натриевую селитру, залежи калийной селитры встречались в Индии и на Цейлоне. В Европе природные условия не благоприятствуют накоплению этих хорошо растворимых солей, и потребность в селитре удовлетворялась в основном как за счет импорта, так и производства в буртах, или селитряницах, в результате длительного перегнивания различных органических отходов. В Швеции, во Франции и в России в XVIII в. даже существовал натуральный селитряный налог для населения. На своем дворе крестьянин должен был держать селитряную яму и сдавать образующуюся селитру на нужды государства.

Уголь для пороха получали из древесины лиственных пород: ольхи, а лучше всего крушины. Древесину подвергали нагреванию до 450–500 °C без доступа воздуха, она обугливалась, превращаясь практически в чистый углерод. Сера встречается в природе в самородном состоянии. Все компоненты нужно тонко измельчить и перемешать. Смесь непременно должна быть сухой, иначе порох не загорится. И, к сожалению, после высыхания отсыревший порох уже не пригоден, потому что часть селитры в процессе намокания утрачивается.

При поджигании пороха при 250 °C происходит воспламенение серы, выделяющаяся энергия вызывает разложение селитры, вспыхивает уголь и с большой скоростью происходит горение. Условно можно выразить процесс уравнением:

2KNO₃ + 3C + S = K₂S + 3CO₂ + N₂

Видно, что выделяется большое количество газов, которые и толкают снаряд. К сожалению, образуются и твердые вещества: не только указанный в уравнении сульфид калия, но и другие соли, и сажа, которые оседают в виде нагара в стволе оружия. Твердые продукты горения пороха образуют также густой белый дым, застилавший поле боя и мешавший целиться и пехоте, и артиллеристам. Поэтому черный порох называют еще дымным.

Хотя порох предназначен для метания снарядов, потому что он быстро сгорает, не детонируя, но все же применялся он и для горных работ, и при строительстве туннелей, где требовалось дробление скальных пород. До середины XIХ в. это было единственное взрывчатое вещество в арсенале инженеров. Вот и Эдмон Дантес использовал порох не для стрельбы, а для взрыва, и с успехом.

Чтобы дистанционно поджечь пороховой заряд, ему потребовался огнепроводящий шнур. Один из вариантов – фитиль из хлопка или льна, пропитанный концентрированным раствором селитры и потом тщательно высушенный. Если помните, трут для огнива тоже пропитывали селитрой, чтобы легче загорался. Этот этап подготовки взрыва Дюма не описал, но он был необходим. Влажный фитиль не загорелся бы. А сухой при поджигании медленно (1 см за 1–3 минуты), без пламени, но неуклонно сгорал, передавая теплоту пороху.

Еще один вид огнепроводящего шнура – стопин. Это пучок хлопчатобумажных нитей, пропитанных, как и фитиль, калийной селитрой, но еще дополнительно покрытых смесью клея с порохом. Стопин, в отличие от фитиля, сгорал быстро (4 см за секунду) и использовался для быстрого одновременного зажигания множества свечей в люстрах во время балов или в театре.