Властелин Окси-мира

Разложить воду электрическим током достаточно просто. Чтобы улучшить электропроводность, в воду добавляют щёлочь – обычно едкий натр. Затем через раствор пропускают постоянный ток.

Недостаток у этого способа только один – большой расход энергии. На получение кубического метра кислорода затрачивается 12—15 киловатт-часов. Поэтому кислород получают из воды лишь тогда, когда нужен не только кислород, но и водород и есть дешёвая электрическая энергия.

Окисно-перекисный способ остроумен – это, пожалуй, его главное достоинство. Окись бария (BaO), нагретая до 540 градусов, поглощает кислород из воздуха и превращается в перекись (BaO2 ). При дальнейшем нагревании до 870 градусов перекись бария разлагается, превращаясь в окись и выделяя чистый кислород. Кислород можно собрать, а окись вновь охладить и проделать всё снова. Получается своеобразный «химический насос», выкачивающий кислород из воздуха.

Просто и красиво. К сожалению, для нагревания перекиси нужно много теплоты, а для охлаждения – много времени. В результате и этот путь имеет лишь теоретическое значение.

Впрочем, в смысле остроумия другие способы могут смело поспорить с окисно-перекисным. Например, диффузионный. Камера, разделённая на части пористой перегородкой. В одной части – воздух, в другой создается вакуум. Газы начинают проходить (диффундировать) сквозь перегородку. При этом скорее будут проскальзывать более лёгкие молекулы (с меньшим молекулярным весом). Молекула кислорода тяжелее. Значит, азот в основном уйдет; кислород же в основном останется. Для промышленности способ, увы, слишком изящен…

Мне больше всего понравился ещё один путь, по-моему, чрезвычайно оригинальный. Я вообще люблю, когда человек использует опыт природы. За миллиарды лет природа многому «научилась», и, право же, не грех кое-что у неё позаимствовать.

Организм, как вы помните, получает кислород с помощью гемоглобина. Гемоглобин берёт кислород из воздуха, а потом отдает его клеткам.

Салькомин – вещество, приготовленное искусственно, – похож на гемоглобин. При температуре 35 градусов и давлении в 7,5—8,5 атмосферы он поглощает кислород. А затем отдаёт, когда температура и давление снижаются. Из 50 килограммов салькомина можно за час получить около 10 килограммов кислорода. Не мало, хотя и не очень много. Зато кислород исключительно чистый (природа умеет работать!). В медицинских целях этот способ уже применяется.

Промышленный кислород получают иначе. Не так оригинально и красиво, но гораздо дешевле и в огромных количествах. И тут самое время вспомнить Джонатана Свифта и его неутомимого Гулливера – путешественника, судового врача, капитана… Вот что увидел он в академии Лагадо: «Под началом великого учёного находилось 50 рабочих. Одни сгущали воздух, делая его осязаемым, извлекая из него азот и давая испаряться текучим и водянистым частицам…»

«Ведь это полная картина производства жидкого воздуха, кислорода и азота – и всё это в 1726 году!» – восклицает французский учёный Ж. Клод, один из соиздателей промышленного способа получения кислорода.

В самом деле. Для получения кислорода воздух сначала «сгущают, делая его осязаемым» (сжижение). Затем, «давая испаряться текучим и водянистым примесям» (перегонка), извлекают из него кислород и азот.

В чём же смысл «ехидства» Свифта? По тем временам (начало XVIII века) считалось, что воздух «неделим» и абсолютно не поддается сгущению. Таким образом, высмеивая академиков из Лагадо, Свифт приписал им совершенно нелепые и бессмысленные действия. Но описал так, что фактически предвосхитил способ, изобретённый инженером Линде в 1895 году – почти через 170 лет после появления «Гулливера»!

Чтобы «сгустить» воздух, его охлаждают до минус 192 градусов. Делают это в особых машинах – детандерах. Принцип работы детандера прост. Воздуху, сжатому в компрессоре до 200—250 атмосфер, дают быстро расширяться. Расширение вызывает потерю энергии, газ охлаждается. Для более глубокого охлаждения газ заставляют совершать дополнительную работу – двигать поршень машины. Сжатие и охлаждение повторяют несколько раз, пока температура воздуха не снизится до минус 192 градусов и он не превратится в жидкость, напоминающую воду.

Кислород из этой «воды» получают перегонкой, используя различие в температурах кипения кислорода (минус 183 градуса) и азота (минус 196 градусов). Азот «кипит» при более низкой температуре и потому испаряется раньше. Но при этом уходит и немало кислорода. Если пустить процесс на самотёк, в испарившемся азоте будет много кислорода, а оставшийся кислород сильно «засорится» азотом.

Чтобы избежать этого, уходящий газ снова и снова пропускают над жидким воздухом, температура которого – минус 192 градуса – для азота не страшна, он не сгущается. А кислород вновь превращается в жидкость. Постепенно в испарившемся газе остается один азот, в жидкости – один кислород.