Химия. Узнавай химию, читая классику. С комментарием химика - Елена Стрельникова

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:

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.

Наконец, всем знакомо название «бикфордов шнур». Его изобрел в 1831 г. британский кожевник Уильям Бикфорд. В основе шнура тот же стопин, но окруженный порохом и помещенный внутрь текстильной оплетки. Снаружи для влагоизоляции шнур покрыт битумом. Бикфорд придумал шнур, чтобы заменить ненадежные фитили при взрывах на шахтах, но изобретение пригодилось и военным.

В романе не говорится, чем Эдмон поджег фитиль. Время действия 1829 г. Серные спички Джон Уокер изобрел в 1826 г. А фосфорные придумали только в 1830 г. Значит, Эдмон в принципе мог действовать серными спичками. Правда, в 1829 г. они были в новинку, и контрабандисты могли о них еще не знать. Совсем маловероятно, что Дантес окунал спичку из бертолетовой соли в серную кислоту (хотя такие спички были в ходу с 1806 г.). Вероятнее всего, Дантес использовал привычное огниво.

И фитиль, и вслед за ним порох не удалось бы поджечь под дождем. К счастью, на острове стояла чудесная погода, так что Эдмон Дантес справился и без бикфордова шнура.

Была ли пещера на острове Монте-Кристо карстовой?

В описании пещеры говорится, что ее стены были из гранита, а карстовые пещеры состоят из известняка или доломита, иногда из гипса. Пещера из гранита может быть эрозионной, то есть образованной в результате механического воздействия воды, содержащей мелкие частицы твердых минералов. А блестки, которые сверкали на гранитных стенах, – это частицы слюды, вкрапленные в полевой шпат и кварц. Слюда, скорее всего, мусковит. Частицы биотита более темные.

Зато «беловатый и мягкий камень, подобный обыкновенному строительному камню», – это, судя по описанию, известняк. Но добыли его не в этой пещере и даже, скорее всего, не на этом острове.

А «штукатурка, вроде той, которую наносят под фрески», нам уже знакома. Вспомним: ее получили, смешав гашеную известь и песок с водой, а теперь гашеная известь уже превратилась в карбонат кальция, и штукатурка стала подобна известняку с вкраплениями частиц песка.

Что может содержать воздух пещеры?

В пещерах, обнаруженных Эдмоном Дантесом, воздух был разный. В первую пещеру сквозь отверстия между камнями проникал свет и свежий воздух. Различие температур внутри пещеры и снаружи приводит к циркуляции воздуха, на что и обратил внимание Эдмон. Вторая пещера должна была сообщаться с первой и благодаря этому проветриваться, хотя в ней и не было сквозных отверстий, ведущих наружу. Но проход между пещерами был замурован, и во второй пещере сложился иной микроклимат. Дантес определил воздух второй пещеры как «затхлый и промозглый», и это его удивило. Но ничего удивительного нет. Во вторую пещеру теплый сухой воздух снаружи не поступал. Дантес ощутил повышенную влажность и низкую температуру. Но, кроме этого, воздух в плохо вентилируемых пещерах может содержать опасные газы. Чего же следует опасаться, попав в подземный мир?

Часто в воздухе пещер повышено содержание углекислого газа. В составе атмосферы в норме 0,03–0,04 % этого газа, но в воздухе пещеры его может быть гораздо больше. При повышении его содержании до 2 % у человека наблюдается общая слабость, сонливость и головная боль. Свыше 12 % может привести к смертельному исходу. Большую известность в XIX в. приобрела пещера Grotta del Cane (Собачья пещера) близ Неаполя, упомянутая еще Плинием Старшим в «Естественной истории». Она расположена в районе вулканической деятельности, и в ней происходит постоянный выброс углекислого газа, который тяжелее воздуха и скапливается внизу, не поднимаясь выше чем на полметра от пола пещеры. По данным спелеологов, содержание углекислого газа в этом слое составляет 9,9 %, и собаки, попадая в эту атмосферу, теряют сознание, а затем погибают, если их не вынести на свежий воздух. Отсюда и название пещеры. Люди не испытывают воздействия углекислого газа в этой пещере, если только не встанут на четвереньки.