Когда мы сравниваем эти эксперименты с теми, в которых для увлажнения шелка использовалась вода, становится очевидным, что спирт и эфир не способствуют восстановлению металлов так, как это делает вода; и что те немногие пленки, которые появляются, когда шелк поддерживается во влажном состоянии с помощью эфира или спирта, зависят исключительно от воды, собранной из газа или осажденной ими на шелке во время их испарения.
Чтобы сравнить действие газообразного водорода, полученного из воды, железных гвоздей и муриевой кислоты, с тем, что получено из тех же материалов с помощью серной кислоты, я провела несколько экспериментов с золотом, серебром, ртутью и свинцом таким же образом, как и предыдущие; и основное различие заключалось в том, что цвета, полученные на всех кусочках шелка, за исключением того, который был погружен в ацетат свинца, были гораздо ярче и красивее, чем любые, полученные при использовании серной кислоты.
Восстановление свинца сопровождалось его обычным коричневым цветом.
На верхней поверхности кусочка шелка, который был погружен в раствор золота, мгновенно появился зеленый цвет; и вскоре сменился глубоким оливковым по мере того, как продвигалось восстановление: теперь, рассматривая нижнюю поверхность, я увидела, что она покрыта яркой пленкой восстановленного золота, в середине которой вскоре начала появляться синяя блестка, смешанная с пурпурной: затем я смочила верхнюю поверхность шелка водой; и через несколько секунд она также покрылась восстановленным золотом.
Синий цвет на другой стороне шелка стал гораздо интенсивнее: кусок теперь перевернули; и на каждый цвет я капнула каплю воды: капля на синем имела синюю пленку, капля на пурпурном имела пурпурную пленку, а капля на желтом — пленку восстановленного золота.
Через некоторое время эти капли воды испарились, и пленки снова вошли в контакт с шелком: некоторые части которого остались обнаженными, как это обычно бывает, когда наносится слишком много воды.
На нижней поверхности кусочка шелка, который был погружен в раствор нитрата серебра в воде, образовался слой восстановленного металла с различными цветами, такими как зеленый, синий, оранжевый и желтый, красота и яркость которых были примечательны.
Через некоторое время в волокнах шелка образуется муриат серебра, который при воздействии света приобретает синевато-черный цвет: но не все серебро претерпевает это изменение; ибо часть его остается в своем металлическом состоянии. Цвета сохраняются значительное время, если шелк убрать из газа до того, как образуется этот муриат.
Отсюда следует, что газообразный водород не следует готовить с кислотой, которая образует нерастворимое соединение с металлом, подлежащим восстановлению.
Я также обнаружила, что газообразный водород производит различные эффекты не только в зависимости от различия кислоты, но и в зависимости от различия металла, используемого для его получения: ибо этот газ, полученный из цинка или олова и муриевой кислоты, не возвращал золоту его надлежащий металлический блеск; но образовывал на шелке белое металлическое покрытие, подобное серебру.
Эксперименты, описанные в этой главе, указывают на следующие выводы.
Водород способен восстанавливать металлы при обычной температуре атмосферы.
Вода способствует и ускоряет эти восстановления весьма примечательным образом.
Эфир и спирт не способствуют этим восстановлениям без помощи воды.
A variety of colours accompanies these reductions, similar to what appears, during the calcination of metals by heat and air; and depends on the same cause: viz. the quantity of oxygen combined with the metal.
Эти цвета до сих пор не наблюдались; да и не могли быть; поскольку металлы восстанавливались в закрытых сосудах и при высоких степенях нагрева.
Эти восстановления часто исчезают.
Это обычно происходит из-за несовершенного и частичного восстановления металла: ибо кислота и вода, остающиеся в той части металлического раствора, которая не восстановлена, рекальцинируют эти тонкие пленки: иногда исчезновение металлического блеска зависит от природы самого металла: так, мышьяк, свинец, серебро и т. д. подвергаются некоторой степени кальцинации водой и атмосферным воздухом.
Господа Бергман и Кир приводят примеры, в которых серебро после осаждения в своем металлическом состоянии было рекальцинировано и исчезло.
Сначала я вообразила, что вода способствует этим восстановлениям, мелко разделяя частицы металлической соли, конденсируя газ и приближая его водород и металлический оксид в сферу притяжения; водород либо соединяется с металлической землей и восстанавливает ее, как предполагают флогистики; либо соединяется с кислородом металла и отделяет его, тем самым возвращая его к металлической форме, как утверждают антифлогистики.
Но из описанных экспериментов очевидно, что вода не способствует этим восстановлениям исключительно путем мелкого разделения частиц металлической соли: ибо если бы это было так, эфир и спирт должны были бы способствовать восстановлению металлических солей, которые они растворяют, поскольку они разделяют их частицы так же мелко, как это может делать вода.
Поскольку, следовательно, металлические растворы в эфире и спирте не могут быть восстановлены газообразным водородом, из этого следует, что вышеупомянутое предположение относительно способа действия воды не объясняет восстановление металлов таким путем.
И действительно, если бы было правдой, что водород, конденсированный водой, восстанавливает металлы упомянутым выше образом, из этого следовало бы, что восстановление осуществляется одним сродством, что не может быть допущено; во-первых, потому что существование одного сродства в таких случаях не было доказано; во-вторых, потому что двойное сродство всегда происходит в предпочтение одиночному сродству, что демонстрируется следующими фактами, переписанными из работ мистера Кирвана.
«Если раствор серебра в азотной кислоте бросить в смешанный раствор фиксированной щелочи и поваренной соли, серебро будет осаждено муриевой кислотой поваренной соли, а не свободной щелочью, содержащейся в жидкости: ибо обнаруживается роговой лунный камень [12]».
«Я повторила эксперимент с раствором свинца, а также ртути в азотной кислоте, и результат был аналогичным: образовались как свинец, так и муриевая соль ртути [13]».
В этих экспериментах господ Монне и Кирвана очевидно, что двойное сродство происходит в предпочтение одиночному: ибо азотная кислота этих различных нитратов соединяется со щелочью поваренной соли, в то время как муриевая кислота последней захватывает серебро, ртуть и свинец нитратов и образует муриаты серебра, ртути и свинца: свободная щелочь остается пассивной в смеси.
М. Лавуазье говорит: «В природе существуют, насколько мы можем их наблюдать, только случаи двойного сродства, часто тройного, и другие, возможно, еще более сложные [14]».
Теперь, поскольку вода не способствует этим восстановлениям просто путем растворения и мелкого разделения частиц металлических солей и конденсации газообразного водорода; и поскольку двойное сродство происходит в предпочтение одиночному сродству, очевидно, что вода должна разлагаться при этих восстановлениях следующим образом.
Водород газа соединяется с кислородом воды, в то время как водород последней соединяется в своем зарождающемся состоянии с кислородом металла, восстанавливает его и образует воду.
Таким образом, то, что никогда не могло быть осуществлено одиночным, легко выполняется двойным сродством.
Отсюда следует, что водород газа оксигенируется кислородом воды, в то время как металл в то же время восстанавливается до своего горючего состояния. Также следует, что количество образовавшейся воды вдвое больше разложенной.
ГЛАВА II. Восстановление металлов фосфором.
Следующее вещество, о влиянии которого на восстановление металлов в волокнах шелка я буду говорить, — это фосфор, одно из самых горючих веществ, известных нам.
Я некоторое время была в недоумении, как применить его для этой цели; но, узнав из заметки мистера Льюиса, что он растворим в эфире, я растворила небольшое его количество в этом флюиде, что легко осуществимо, если эфир хороший. Растворение значительно ускоряется мягким нагреванием, например, теплом руки, и может быть произведено в небольшом флаконе, который следует почти наполнить эфиром и тщательно закупорить: обычная пробка предпочтительнее для этой цели, чем стеклянная притирка; и одного грана фосфора достаточно для большого количества экспериментов.
Иногда я применяла гораздо большую степень нагревания, чем вышеупомянутая, помещая флакон в горячий песок, прижимая при этом пробку пальцем, чтобы предотвратить ее выталкивание расширением эфира, часть которого превращается в упругий флюид и удерживает некоторое количество фосфора в растворе: эфир вскоре начинает кипеть; фосфор плавится; и сильный раствор получается через несколько минут путем встряхивания флакона. Если раствор перенести в прохладное место, он часто образует кристаллы.
Этот способ приготовления раствора сопряжен с некоторой опасностью; ибо если флакон лопнет или пробка будет вытолкнута, содержимое будет выброшено с значительной силой, и та часть фосфора, которая не растворена эфиром, будет гореть с большой яростью.
Единственным возражением против этого препарата фосфора является эфир, который обязательно должен изменять результат и препятствовать той простоте, которая так желательна в эксперименте.
Но после некоторого наблюдения было замечено, что эфир улетучивается и оставляет фосфор чистым и мелко разделенным в волокнах шелка: эфир из-за своей большой летучести сначала испаряется и в то же время производит весьма значительную степень холода, который эффективно предотвращает испарение и горение фосфора.
После того как эфир испаряется, холод прекращается, и начинается горение фосфора, сопровождаемое белыми парами, которые продолжаются до тех пор, пока все не сгорит, если не вмешается никакая другая сила.
Отсюда очевидно, что этот препарат фосфора обладает простотой и элегантностью, которые не всегда достижимы.
Он также имеет другое большое преимущество в экспериментах такого рода; ибо он не изменяет ни в малейшей степени белый цвет шелка во время своего медленного горения, которое не сопровождается теплом, достаточным для того, чтобы повлиять на самый нежный цвет. Это свойство не влиять на цвет шелка делает наблюдение и эксперимент более точными; так как любое изменение, которое наступает, должно зависеть либо от самого металлического раствора, либо от действия фосфора на него. Но это преимущество ограничено определенным диапазоном термометра; ибо если нагрев увеличить примерно до 86° по Фаренгейту, а шелк будет сухим, фосфор склонен поджечь его.
Опыт 1. Золото.
Я погрузила кусочек шелка в раствор золота в эфире и, после того как эфир испарился, капнула на него немного раствора фосфора, который распространился по шелку, как капля масла, и образовал ограниченное пятно, границы которого по мере испарения эфира приобрели коричневый цвет, который вскоре распространился равномерно по каждой части, куда был нанесен раствор фосфора; но части шелка, до которых последний не дошел, сохранили желтый цвет, который придал им раствор золота.
Шелк, рассматриваемый в проходящем свете, представлял те же цвета, за исключением того, что границы коричневого казались более интенсивными и, казалось, граничили со слабым пурпурным.
Рассматривая шелк на следующий день, я обнаружила, что все коричневое пятно приобрело слабый оттенок пурпурного, который был наиболее заметен на краях пятна.
Опыт 2. Золото.
Я погрузила кусочек шелка в раствор золота в эфире и, после того как он был хорошо высушен, половину его смочила дистиллированной водой; другая половина осталась сухой: раствор фосфора был нанесен как на влажные, так и на сухие части шелка: мгновенно часть, смоченная водой, начала приобретать пурпурный цвет; и вскоре после этого появился металлический блеск золота; но та часть, которая оставалась сухой, приобрела только коричневое пятно, подобное тому, которое описано в предыдущем эксперименте.
Я повторяла эти эксперименты много раз и всегда обнаруживала, что золото восстанавливалось только пропорционально нанесенной воде.
Обнаружив, что вода способствует восстановлению золота фосфором, я начала строить различные догадки о способе ее действия: сначала я предположила, что она действует, удерживая частицы соли мелко разделенными, тем самым уменьшая их притяжение сцепления и, следовательно, увеличивая их химическое притяжение.
Истинность этого предположения, как я думала, можно было бы решить, используя эфир и спирт вместо воды для смачивания шелка, избегая водной влаги, насколько это возможно; соответственно, я провела следующие эксперименты, которые часто повторялись с почти тем же результатом.
Опыт 3. Золото.
Кусочек шелка был погружен в раствор фосфора; как только эфир испарился и фосфор начал дымиться, на шелк был нанесен эфирный раствор золота, который немедленно приобрел коричневый цвет; кусок постоянно поддерживался во влажном состоянии с помощью эфира; через некоторое время на частях шелка появился пурпурный оттенок; и вскоре после этого появились маленькие пленки восстановленного золота: шелк был теперь заметно влажным и, казалось, обладал большой способностью собирать воду; это, как я предполагала, частично притягивалось из воздуха солью и фосфорной кислотой, образовавшейся во время горения, которая обладает мощным притяжением к воде; и частично осаждалось в шелке эфиром во время его испарения.
Чтобы определить, осаждает ли эфир во время своего испарения воду в шелке, я держала кусочек шелка влажным с помощью эфира в течение нескольких минут и обнаружила, что после прекращения испарения шелк был влажным: но эта влажность была не такой большой, как та, что наблюдалась в шелке, на который были нанесены эфирные растворы фосфора и золота.
Другой кусочек шелка был погружен в эфирный раствор золота, и после того как эфир испарился, был нанесен раствор фосфора: образовался коричневый цвет; шелк поддерживался влажным с помощью эфира, и через короткое время на его частях появился пурпурный оттенок; но главным образом на краю пятна, который постепенно распространился по всему.
Единственное различие между этим и предыдущим экспериментом с золотом — это порядок, в котором раствор золота и фосфора наносились на шелк; но в результате есть значительная разница; ибо в этом коричневый и пурпурный цвета образовывались гораздо медленнее, и никакие частицы восстановленного золота не появлялись до тех пор, пока не прошло гораздо больше времени.
Опыт 4. Золото.
Кусочек шелка был погружен в раствор фосфора, и когда начали подниматься белые пары, на шелк, который поддерживался влажным с помощью спирта, был нанесен раствор золота в спирте; коричневый оттенок, который вскоре сменился пурпурным, появился на различных частях; и через некоторое время на части края была видна очень маленькая пленка восстановленного золота.
В другом эксперименте, проведенном таким же образом, восстановление было более очевидным.
Раствор золота, использованный в этом эксперименте, был очень богатым; и обладал большим притяжением к воде; ибо кусочки шелка, окрашенные им, не могли быть высушены без труда; и после того, как их переносили в прохладное место, они очень скоро снова становились влажными. Это в большей или меньшей степени относится к растворам золота в целом.
Опыт 5. Золото.
Кусочек шелка был погружен в раствор золота в спирте и высушен; затем на шелк было налито немного раствора фосфора; появился коричневый, а затем пурпурный цвет; и в некоторых частях небольшая порция золота была восстановлена: восстановление было очень неясным; но постепенно становилось более очевидным по мере того, как он притягивал воду из воздуха. Шелк время от времени смачивался спиртом.
Этот эксперимент был повторен с той разницей, что шелк не поддерживался влажным с помощью спирта; и никакого восстановленного золота заметить не удалось.
Опыт 6. Золото.
Чтобы более эффективно исключить воду, небольшой флакон был тщательно высушен путем помещения его в горячий песок, а затем закупорен, чтобы предотвратить доступ влаги из воздуха; когда флакон остыл, он был почти наполнен эфиром, и в него был брошен маленький кусочек фосфора; затем он был закупорен и помещен обратно на горячий песок; фосфор вскоре расплавился, и сильный раствор был получен путем встряхивания флакона.
В этот раствор был введен маленький кусочек шелка, который был погружен в богатый раствор золота и тщательно высушен: шелк немедленно приобрел коричневый оттенок; но ни одной частицы восстановленного золота заметить не удалось. Раствор через короткое время стал мутным и осадил коричневый порошок. Цвет осадка был точно таким же, как тот, который приобрел шелк. Эксперимент продолжался около трех месяцев и тщательно наблюдался; но никаких других изменений заметить не удалось: в конце этого времени шелк был вынут из флакона; и было обнаружено, что раствор фосфора способен восстанавливать золото и серебро с помощью воды.
Опыт 7. Золото.
Чтобы более полно противопоставить действие воды действию эфира и спирта, кусочек шелка был погружен в раствор нитромуриата золота в воде и высушен на воздухе около двенадцати часов; в течение этого времени желтый оттенок, который раствор золота придал шелку, оставался неизменным: затем был нанесен раствор фосфора; появилось коричневое пятно; эфир вскоре испарился; фосфор начал дымиться; и шелк приобрел пурпурный цвет; но ни одной частицы восстановленного золота заметить не удалось. Пурпурный оттенок в этом кусочке шелка был гораздо интенсивнее и ровнее, чем в кусочках, в которых использовались эфир и спирт.
Опыт 8. Золото.
Я погрузила кусочек шелка в раствор фосфора, когда эфир испарился и фосфор начал дымиться, был нанесен раствор золота в воде; мгновенно шелк покрылся великолепным слоем восстановленного золота.
Ничто не может быть более поразительным, чем этот эксперимент, который повторялся бесчисленное количество раз, или демонстрирует необходимость воды в этих восстановлениях более убедительным образом.
Этот кусок, рассматриваемый в проходящем свете, имел пурпурный цвет со значительным оттенком синего; а край восстановленного золота был окаймлен пурпурным.
Опыт 9. Золото.
Думая, что фосфор, примененный в форме пара через среду воды, может быть более эффективным, чем его раствор в эфире, я погрузила маленький кусочек шелка в водный раствор золота и дала ему немного высохнуть; затем он был подвешен во флаконе над небольшим количеством воды, в которую предварительно был введен маленький кусочек фосфора: флакон был затем закупорен и помещен на горячий песок: фосфор начал плавиться и подниматься в виде белых паров, которые, как только они достигали нижнего конца шелка, придавали ему коричневый оттенок, сменявшийся пурпурным; и золото начало приобретать свой металлический блеск: через короткое время эти проявления были очевидны по всему шелку.