Эти реактивы вполне достаточны для определения присутствия свинца в растворе, при условии, что они действуют характерным образом. Другие также использовались, однако; и поэтому правильно будет упомянуть их вкратце.
Щелочные карбонаты дают белый осадок в очень разбавленном растворе свинца. Этот реактив непригоден, потому что щелочные карбонаты дают белый осадок со многими другими солями. Его можно было бы сделать решающим, однако, путем тщательного промывания осадка, суспендирования его в чистой воде и пропускания сероводорода, который чернит его. Никакой другой белый карбонат не изменяется подобным образом, кроме карбонатов висмута и серебра, которые редки.
Растворимые сульфаты также вызывают с растворами свинца белый осадок — сульфат свинца. К этому реактиву применимы те же возражения, что и к карбонатам щелочей.
Ферроцианид калия вызывает белый осадок — ферроцианид свинца. Это сомнительный реактив, так как многие другие вещества, помимо свинца, аналогично реагируют с ним.
4. Экстракт Гулара. Экстракт Гулара, диацетат свинца, легко отличить от ацетата или свинцового сахара по воздействию потока углекислого газа, который дает обильный осадок карбоната свинца. Правильный метод его анализа заключается в пропускании этого газа до тех пор, пока он не перестанет действовать, а затем подвергнуть осадок и раствор реактивам на карбонат свинца и ацетат свинца. Растворы обычного ацетата обычно дают скудный белый осадок с углекислым газом вследствие содержания слабого избытка оксида.
Присутствие растительных или животных веществ может либо разложить соли свинца, либо существенно изменить действие предыдущих реактивов.
Из экспериментов Орфилы следует, что большинство растительных настоев обладают способностью разлагать их в той или иной степени. Ацетат дает, например, обильный осадок с настоем чернильных орешков или с настоем чая. Почти все животные жидкости, за исключением желатина, обладают тем же свойством; альбумин, молоко, желчь, мясной бульон — все дают с ним обильный осадок. В жидкостях, которые не разлагают его полностью, цвет осадка, образованного реактивами, настолько существенно изменен, что на них нельзя полагаться для обнаружения свинца. Реактив, однако, который подвергается наименьшему изменению, — это сероводород.
Прежде чем приступить к обнаружению свинца в сложных органических смесях, потребуются некоторые замечания о его отношениях к медицинской полиции. Здесь будут рассмотрены различные способы, которыми он склонен коварно проникать в организм, главным образом под действием химических агентов на сам металлический свинец.
О действии воздуха и чистой воды на свинец. Когда свинец подвергается воздействию воздуха, он тускнеет. Это происходит из-за образования тонкой корки карбоната свинца; ибо корка растворяется с бурным шипением в уксусной кислоте. Образование карбоната ускоряется влажностью и, вероятно, присутствием необычной доли углекислого газа в воздухе.
Воздействие воды на свинец, имеющее гораздо более серьезные последствия, на протяжении многих веков было предметом наблюдений любознательных людей. Римский архитектор Витрувий, который, как полагают, жил во времена Цезаря и Августа, запрещает использовать этот металл для водопроводов, поскольку, по его словам, на нем образуются белила, вредные для человеческого организма. Гален также осуждает использование свинцовых труб, так как знал, что вода, проходящая через них, приобретает мутность от свинца, и те, кто пил такую воду, были подвержены дизентерии. Если проследить развитие архитектуры, химии и медицины от тех времен до наших дней, то не найдется ничего, кроме повторения утверждений Витрувия и Галена, подкрепленных лишь немногими частными фактами, вплоть до конца прошлого и начала нынешнего столетия.
Первым, кто детально исследовал этот вопрос, был д-р Лэмб из Уорика; на основании своих исследований он пришел к выводу, что большинство, если не все, родниковые воды обладают способностью разъедать и растворять свинец в такой степени, что становятся непригодными для употребления человеком, и что эта растворяющая способность придается им некоторыми содержащимися в них солевыми компонентами. Впоследствии это исследование было проведено более научно Гитон-Морво; в противовес д-ру Лэмбу он пришел к заключению, что дистиллированная вода, самая чистая из всех вод, быстро воздействует на свинец, превращая его в гидратированный оксид, а некоторые природные воды, которые почти не воздействуют на свинец, не делают этого благодаря солям, находящимся в них в растворенном состоянии. Несколько лет спустя д-р Томсон из Глазго также изучил этот вопрос и, соглашаясь с положением д-ра Лэмба о том, что большинство родниковых вод воздействуют на свинец, тем не менее утверждает, что свинец находится лишь во взвешенном, а не в растворенном состоянии; и что количество, взвешенное в таких водах после прохождения через свинцовые трубы, насосы и цистерны, слишком ничтожно, чтобы причинить вред тем, кто постоянно ими пользуется. В первом издании этой работы был приведен подробный отчет об исследовании, которое я провел по всему вопросу о воздействии различных вод на свинец. Дополнительные наблюдения по этому же вопросу были впоследствии опубликованы капитаном Йорком и г-ном Тейлором. И я добавил некоторые новые факты в недавней статье.
Это исследование имеет столь важное практическое значение, что мне не нужно извиняться за то, что я воспроизвожу его здесь подробно, с дополнениями, которые позволили мне сделать дальнейший опыт и исследования других авторов. Профессор Орфила не обращает внимания на этот важный предмет, за исключением нескольких строк, содержащих ряд неточных утверждений.
Дистиллированная вода, лишенная газов путем кипячения и изолированная от контакта с воздухом, не оказывает никакого воздействия на свинец. Если вода содержит обычные газы в растворенном виде, поверхность свежеотполированного металла быстро тускнеет и становится белесой. Но если поверхность воды при этом не подвергается воздействию воздуха, действие вскоре прекращается. С другой стороны, если к воде обеспечен свободный доступ воздуха, через несколько минут на свинце и вокруг него появляется белый порошок; и это продолжается, увеличиваясь, пока в течение нескольких дней не образуется большое количество белого вещества, которое частично плавает в воде или прилипает к свинцу, но главным образом оседает на дно сосуда. Если этот эксперимент проводить с атмосферным воздухом, лишенным углекислоты, белое вещество принимает форму мелкого порошка, который, как я установил, является гидратированным оксидом; ибо при высушивании при 180°F он выделяет воду при нагревании докрасна и растворяется без вскипания в слабой азотной кислоте. Но если поверхность воды подвергается воздействию открытого воздуха, образующееся вещество состоит из мелких блестящих перламутровых чешуек, которые с помощью мощного микроскопа видны как тонкие равносторонние треугольные пластинки, часто сгруппированные в гексаэдрические пластинки или изношенные по краям в форме розеток. Это вещество, имеющее бледно-серый оттенок в высушенном виде, я определил как карбонат свинца, состоящий из двух эквивалентов нейтрального карбоната и одного эквивалента гидратированного протоксида. Образование карбоната происходит с довольно высокой скоростью. В двенадцати унциях дистиллированной воды, содержащейся в неглубокой стеклянной чаше, слегка прикрытой для защиты от пыли, двенадцать ярко отполированных свинцовых стержней весом 340 гран потеряют два с половиной грана за восемь дней; и свинец при этом будет иметь явные следы коррозии. Процесс коррозии продолжается до тех пор, пока атмосферному воздуху позволено свободно воздействовать на поверхность воды. За двадцать месяцев я получил 120 гран из унции свинцовых стержней, находившихся в 24 унциях дистиллированной воды.
Во время этих изменений растворяется ничтожное количество свинца. Это лучше всего доказать путем тщательного фильтрования воды, затем подкисления каплей или двумя азотной кислоты и выпаривания досуха. Мне всегда удавалось обнаружить свинец в остатке, удаляя избыток азотной кислоты нагреванием, растворяя его в дистиллированной воде и применяя к раствору сероводородную кислоту, гидриодат калия и хромат калия. Свинец сначала растворяется в форме гидратированного оксида. Ибо, если воздух, допущенный к воде, лишен углекислоты, путем фильтрации получается прозрачная жидкость, которая окрашивается в коричневый цвет сероводородной кислотой. Но большая часть гидрата быстро отделяется в форме карбоната. Ибо отфильтрованная жидкость быстро мутнеет при воздействии воздуха; а при ее выпаривании остаток растворяется в слабой азотной кислоте с бурным вскипанием. Капитан Йорк оценивает количество растворенного свинца при насыщении воды как одну десятитысячную часть.
Однако подавляющая часть свинца, который исчезает, обнаруживается в белых перламутровых кристаллах. Этот кристаллический порошок — не гидратированный оксид свинца, как утверждал Гитон-Морво, а вслед за ним и некоторые систематические авторы, а, как сказано выше, особая разновидность карбоната, содержащая больше гидратированного оксида, чем обычные свинцовые белила. Сначала я думал, что это нейтральный карбонат. Капитан Йорк был склонен полагать, что это гидратированный оксид. В 1842 году я обнаружил, что если его подвергнуть на некоторое время воздействию аэрированной воды после удаления свинца, он неизменно состоит из двух эквивалентов нейтрального карбоната и одного эквивалента гидратированного оксида.
Из вышеприведенных фактов можно сделать вывод, что дистиллированную воду для хозяйственных нужд никогда не следует хранить в свинцовых сосудах или иным образом в контакте со свинцом. Даже дистиллированную воду ароматических растений не следует так хранить, поскольку эфирное масло, придающее им аромат, не устраняет способность, которой обладает чистая дистиллированная вода, воздействовать на свинец. Этот факт был впервые обнародован во втором издании настоящей работы. Аптекарь из Эдинбурга попросил меня исследовать красновато-серый кристаллический перламутровый осадок, обильно образовавшийся в образце воды из цветков апельсина. Я обнаружил, что это карбонат свинца, окрашенный красящим веществом воды, и, очевидно, образовавшийся в результате воздействия воды на свинцовый припой, который использовался вместо оловянного и был грубо и щедро нанесен на швы медного сосуда, в котором вода была привезена из Франции. Отфильтрованная жидкость не содержала ни частицы свинца. То же самое наблюдение было сделано позже французским фармацевтическим химиком М. Барато, который, однако, затрудняется объяснить образование карбоната свинца. Из исследования ММ. Лабаррака и Пелетье, проведенного по просьбе Префектуры Парижа, следует, что вода из цветков апельсина, широко используемая там, часто фальсифицируется растворенным свинцом. Они приписывают это небрежной дистилляции; ибо тогда часть отвара перегоняется вместе с дистиллированной жидкостью и, следовательно, образует жидкость, которая при хранении становится уксусной и растворяет свинцовый припой эстаньонов или медных сосудов. Чистая вода из цветков апельсина не окисляется при хранении. М. Шевалье в более недавнем исследовании пришел к тем же результатам и обнаружил, что немногие образцы воды из цветков апельсина в Париже были полностью свободны от свинца. Ни в одном из этих исследований авторы не обращали внимания на действие чистой воды при образовании карбоната свинца.
О действии растворов нейтральных солей на свинец.
Свойство чистой аэрированной воды разъедать свинец по-разному изменяется под воздействием посторонних ингредиентов, которые она может содержать в растворенном виде.
Из этих модифицирующих веществ ни одно не является более примечательным по своему действию, чем нейтральные соли, которые все ослабляют коррозионную способность воды. Из этого действия вытекают важные практические последствия; ибо оно подразумевает не что иное, как возможность использования свинца для большинства хозяйственных целей, для которых человеческая изобретательность применила этот полезный металл. Первым экспериментатором, который сделал это объектом внимания, был Гитон-Морво; чьи эксперименты несовершенны и в некоторых отношениях ошибочны. Обнаружив, что дистиллированная вода разъедает свинец, он приступил к исследованию того, почему никаких подобных изменений не происходит в некоторых природных водах; и, зная, что большинство родниковых и речных вод отличаются от дистиллированной главным образом содержанием сульфата извести и муриата соды, он опробовал раствор каждой из этих солей и обнаружил, что добавление определенного количества любой из них к дистиллированной воде лишает ее способности воздействовать на свинец — что этой консервирующей способностью обладает столь малая пропорция, как 1/500 часть сульфата извести в воде, — и что нитраты также, вероятно, наделены тем же удивительным свойством. На этом его исследования закончились.
Расширяя исследования Гитон-Морво на другие пропорции тех же солей, а также на многие другие нейтральные соли, я пришел к заключению, что все они без исключения обладают способностью ослаблять действие дистиллированной воды на свинец. По крайней мере, я обнаружил, что эта способность существует в случае сульфатов, муриатов, карбонатов, гидриодатов, фосфатов, нитратов, ацетатов, тартратов и арсениатов.
Степень этой консервирующей способности сильно различается у разных солей. Ацетат соды является лишь несовершенным средством предотвращения, когда он растворен в пропорции одной сотой части воды: образуются белые кристаллы, и свинец теряет около четверти того, что теряется в дистиллированной воде за то же время. Напротив, арсениат соды является полным консервантом при растворении в пропорции 1/12000; а фосфат соды и гидриодат калия являются почти эффективными консервантами в пропорции всего 1/30000 части воды. Муриат соды и сульфат извести занимают промежуточное положение между этими крайностями, и оба они гораздо более мощные, чем предполагал Гитон-Морво: первый консервирует в пропорции 1/2000 к воде, второй — в пропорции почти 1/4000. Нитрат калия немногим превосходит ацетат соды: в пропорции одной сотой он почти полностью предотвращает действие воды; но если пропорцию уменьшить до 1/160, потеря, которую несет свинец, составляет полную треть потери в дистиллированной воде.
Когда свинец подвергается воздействию раствора защитной соли в течение нескольких недель и приобретает тонкую пленку на своей поверхности, он не только не подвергается воздействию раствора, но даже становится неспособным подвергаться воздействию дистиллированной воды.
Консервирующая способность зависит от кислоты, а не от основания соли. Ацетат, муриат, арсениат и фосфат соды чрезвычайно различаются по силе. С другой стороны, сульфаты соды, магнезии и извести, а также тройной сульфат глинозема и калия консервируют, насколько можно определить, в одной и той же пропорции.
Когда мы пытаемся установить относительную консервирующую способность нейтральных солей, оказывается, что те, чья кислота образует со свинцом растворимую соль свинца, являются наименее энергичными; в то время как те, чья кислота образует нерастворимую соль свинца, являются наиболее энергичными. Защитные способности ацетата соды, нитрата калия, муриата соды, сульфата извести, арсениата соды и фосфата соды обратно пропорциональны растворимости ацетата, нитрата, муриата, сульфата, арсениата и фосфата свинца. Существование этого соотношения могло бы естественно привести к выводу, что защитная способность зависит просто от того, что соль в растворе разлагается, так что на поверхности свинца образуется тонкая корка, состоящая из оксида металла в соединении с кислотой разложившейся соли, и образующая нерастворимую пленку, которая непроницаема для аэрированной воды: например, что фосфат соды действует в малой пропорции 1/30000 части, образуя на поверхности металла непроницаемую пленку фосфата свинца, который, как известно, является одной из самых нерастворимых из всех нейтральных солей. Но это не совсем верное изложение факта.
Когда обеспечиваемая защита является полной, как, например, при 1/27000 фосфата соды, 1/12000 арсениата соды или 1/4000 сульфата соды, свинец не претерпевает никаких изменений во внешнем виде или весе в течение нескольких часов или даже дней. В конце концов поверхность тускнеет, затем белеет, и постепенно на ней образуется равномерная пленка. Эта пленка, исследованная на ранней стадии, оказывается состоящей из карбоната свинца — будучи полностью растворимой в разбавленной уксусной кислоте, хотя соль в растворе является сульфатом или фосфатом. Но через несколько недель карбонат смешивается с солью свинца, содержащей кислоту части нейтральной соли, растворенной в воде: если после пяти или шести недель погружения в консервирующий раствор фосфата или сульфата соды пленку на свинце соскоблить и погрузить в разбавленную уксусную кислоту, происходят вскипание и растворение, но часть порошка остается нерастворенной; и если защитной солью был муриат соды, весь порошок растворяется, но муриатическая кислота будет обнаружена в растворе с помощью своего надлежащего теста — нитрата серебра. Во всех таких защитных растворах свинец прибавляет в весе в течение нескольких недель; но в конце концов он перестает претерпевать дальнейшие изменения и не подвергается воздействию, даже если его перенести в дистиллированную воду. Корка, когда она образуется так медленно, прилипает с большой прочностью. Самый тщательный анализ не может обнаружить никакого свинца, ни растворенного в воде, ни плавающего в ней, ни соединенного с нерастворимым веществом, оставшимся на стенке стекла после выпаривания. Короче говоря, защита свинца от коррозии, а воды от пропитки свинцом является полной.
Когда обеспечиваемая защита не совсем полна — например, в дистиллированной воде, содержащей 1/4000 муриата соды, 1/6000 сульфата соды, 1/15000 арсениата соды или 1/35000 фосфата соды, — помимо порошкообразной корки, на свинце иногда образуются мелкие кристаллы с несколькими гранями, в то время как в то же время на дне стекла, на его стенке, где оно остается сухим от испарения воды, а также на поверхности самой воды очень медленно появляется мелкая белая пленка. Эти отделенные пленки состоят из карбоната свинца с небольшим количеством муриата, сульфата, арсениата или фосфата свинца, в зависимости от природы кислоты в щелочной соли, которая растворена в воде. В ходе описанных изменений свинец в целом больше не прибавляет, а теряет в весе. Потеря, однако, чрезвычайно мала. Никакого свинца нельзя обнаружить в растворе, если вода перед выпариванием тщательно отфильтрована.