Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №14/2007

О ЧЕМ НЕ ПИШУТ В УЧЕБНИКАХ

Русская химическая старина

ОХРАНА ТРУДА ПРИ ПОЛУЧЕНИИ
ХЛОПУЧЕГО ВОЗДУХА И МАСЛОРОДНОГО ГАЗА
В УЧЕБНИКАХ ПО ХИМИИ XVIII–XIX вв.

Сегодняшний учитель, студент или школьник, выполняя опыты по химии, начинает свое вхождение в лабораторию с неукоснительного изучения и выполнения правил охраны труда (техники безопасности), которые регламентируют все возможные манипуляции. А как обстояло дело с вопросами безопасности на заре отечественной школьной химии? Как предлагалось не пострадать от взрыва, например, гремучего газа? Как собирали выделяющийся водород и испытывали ли его на чистоту? Получали ли в школе этен (этилен) и как это делали? Попробуем ответить на эти вопросы, перелистав страницы учебников по химии, которые использовали в российских школах разных типов в ХVIII–XIX вв.

Естественно, что первые учебники по химии в нашей стране – учебники переводные. Какие же ответы на поставленные нами вопросы мы найдем в них?

«Оный гас… называется воспламеняющимся гасом или возгораемым воздухом… Химики называют его водотворным веществом… – пишет И.Ф.Жакин (1766–1839) в своем учебнике. – Есть ли воспламеняющийся гас будет пред сожжением находиться уже в смешении с кислотворным гасом, то совокупно с оным вдруг воспламенится вся толща воздуха… и производит тот стук, который называем треском, и который бывает тем громче, чем чище кислотворный гас...»1 (курсив И.Ф.Жакина. – С.Т.) [1, с. 72–74].

В учебнике Х.Гиртаннера (1760–1800), переведенном Я.Д.Захаровым, мы читаем следующее: «Итак, если ототкнешь водотворным гасом наполненную стклянку, и если зажжешь содержащийся в ней гас, то горит он в отверстии весьма спокойно, но пламя не проникает никогда во внутренность стклянки, где кислотворного вещества нет. Напротив того, если смешаешь кислотворный гас с водотворным [хлопучий воздух] и если оную смесь зажжешь; то вспыхнет все вдруг с сильным треском… не надобно выходящий водотворный гас рано зажигать (курсив наш. – С.Т.)
[2, с. 124–126].

В 1808 г. в России появился первый отечественный учебник по химии А.Н.Шерера (1772–1824) [3]. Вот что говорил сам автор (профессор и академик), преподававший в Главном педагогическом институте, Горном кадетском корпусе и Медико-хирургической академии, о своем труде и задачах преподавания химии: «Удостоен я в славнейших заведениях отечества моего иметь участие в образовании толико важных граждан, каковы Врачи, Учителя и Горные чиновники» [см. 3, с. VII], считая, что способ преподавания надо сделать «более практическим и основательным… преподавать учение более на опытах основанное, нежели как обыкновенно преподают оное, и, следственно, лаборатории… устроить приличнейшим образом» [см. 3, с. VII–VIII]. Шерер, отдавая себе отчет в том, что это самый первый оригинальный учебник по химии в России, ставил перед собой задачу дать в нем «только обозрение сей науки с описанием опытов» [см. 3, с. ХV].

На с. 91 читаем2 описание опыта 53: «Приготовить водотворный гас из цинка и разведенной соляной кислоты или из железа и разведенной серной кислоты в малой не очень низкой склянке, которой устье плотно закупорить пробкой, но прежде воткнуть в оную часть барометрической трубки, сверху на несколько дюймов, а снизу весьма мало выдавшуюся, дабы кипящая жидкость не могла касаться оной; после сего зажечь выходящий через сию трубочку водотворный гас, но делать сие с крайней осторожностью, и не прежде, как пока находящийся в склянке атмосферный воздух совершенно выгнан будет; ибо в противном случае легко последует воспламенение, от которого пробка с трубкою выскочит с треском, или же и сама склянка, ежели не довольно толстая бывает, может треснуть» (курсив наш. – С.Т.).

Предназначенный для школы учебник был выпущен на страницах журнала «Указатель открытий по физике, химии, естественной истории и технологии», издававшегося в 1824–1832 гг. Н.П.Щегловым в Санкт-Петербурге3. Щеглов решил издать «начальные основания сей науки в таком виде, в каком они могли бы служить не только руководством для преподавания в Гимназиях, Лицеях и подобным им заведениях, но даже нитью Университетских Чтений» [4, предисловие]. Он писал без указания подробностей: «Над сожиганием смеси водорода с кислородом, или атмосферным воздухом, надлежит делать их с осторожностию, или в толстом эвдиометре, или в Вольтовом пистолете, или в мыльных пузырях» [см. 4, с. 93]. Из этого фрагмента ясно, что объем водорода, даже смешанного с кислородом, так невелик, что при взрыве вероятность несчастного случая исключена.

Ф.И.Гизе (1781–1821) из Дерптского университета стал автором второго отечественного учебника по химии [5]4. Прежде всего он уведомил читателей, что «Россия не имеет ни одного полного оригинального сочинения о химической науке» (курсив Ф.И.Гизе. – С.Т.) [см. 5, с. III] и своим трудом (пятитомным) попробовал решить эту проблему, «приобретя ей (химии. – С.Т.) гораздо большее число ревностных любителей в щастливом Российском государстве» [см. 5, с. V].

После раздела о приготовлении газов (п. 70), в котором перечислены различные способы их получения (над водой, над ртутью и т.д.), приводится доказательство «великой горючести водотворного гаса»: «В продолговатую белую широкогорлую склянку, вмещающую в себя 4–5 унций, положи несколько кусочков цинка, на кои налей 1/2 унции разведенной соляной кислоты, после чего заткни плотно пробкою, чрез которую проходит весьма тонкая стеклянная трубка в 6–8 дюймов длинною и в 1 линию в поперечнике. В то же самое время мгновенно произойдет в склянке сильное отделение водотворного гаса, который и выходит в отверстие трубки. Ежели по прошествии нескольких минут поднести к отверстию трубки пламя свечи, то вытекающий из нее гас загорится и будет гореть подобно свече с маленьким пламенем» (курсив наш. – С.Т.) [см. 5,
с. 399–400].

Немного далее Гизе приводит безопасный способ определения чистоты выделяющегося водорода (в других учебниках такого приема мною не обнаружено): «Водотворный гас уловляют посредством гасоотделительной трубки, прикрепленной к шейке реторты, наполняя бутылки, наполненные водою, но прежде водотворный гас, сначала отделяющийся, собирать не должно, поелику он смешан с атмосферным воздухом, в гасоотделительном снаряде находившимся. Признак перехода чистого водотворного гаса есть тот, когда выходящие на поверхность воды в ванне пузыри от приближения горящей бумаги загораются тихо без всякого стрела (Explosio). Когда скоро сие замечено будет, должно тотчас на отверстие отделительной трубки поставить бутылку с водой, дабы не было потери в гасе» [см. 5, с. 409–410].

Изучение последующих учебников показало, что длительный период времени, практически до конца ХIХ в., во многих учебниках сохранился только такой способ определения чистоты водорода перед зажиганием: выжидание нескольких минут, как единственно упоминаемый и применяемый. Его мы находим и в 1831 г. у Г.И.Гесса (1802–1850): «В стклянку, фиг. 19 (рисунок приведен в таблице, помещенной отдельно в конце учебника. – С.Т.), кладут зерненый цинк или железные опилки и наливают воды до половины. Стклянку затыкают пробкою, в которую плотно вделана воронка, нижний конец ея должен погружаться в воду… Если в воронку налить водохлорной или серной кислоты, то начинает отделяться водородный газ. Он сначала смешан с воздухом, находившимся в стклянке, и поэтому должен быть собираем только спустя несколько времени. (Предосторожность сия должна соблюдаться во всех подобных случаях, ежели бы я об этом более и не упоминал.)» (курсив наш. – С.Т.) [6, с. 35–36]. И в 1893 г. у Н.И.Лаврова и Н.П.Нечаева: «Горение водорода… Этот опыт требует большой предосторожности, иначе легко происходит сильный взрыв, если зажечь слишком рано, пока весь воздух из сосуда не будет вытеснен. Следует поэтому выждать несколько минут после того, как реакция началась, и тогда только зажигать водород; при этом можно зажигать лишь в том случае, когда реакция в полном ходу и выделение газа обильное»5 (курсив авторов учебника. – С.Т.) [7, с. 219].

Это тем более удивительно, что в переводном учебнике крупнейшего немецкого методиста Рудольфа Арендта уже в 1871 г. можно было прочитать: «Если газ при поднесении к лампе воспламеняется с легким треском… и сгорает спокойно… то можно быть уверенным, что воздух вытеснен из стклянки совершенно; если же воспламенение происходит вдруг и с сильным свистом, выделение газа нужно продолжить еще некоторое время» [8, с. 18].

В учебнике Г.Ф.Шрадера мы обнаружили, наверное, самый старинный способ охраны здоровья при получении водорода. Вот как это в нем изложено: «Сей гас, смешанный с частию кислотворного гаса или с двумя частями атмосферного воздуха, делается гремящим воздухом, который, как скоро будет зажжен пламянем горящего какого-нибудь тела или электрическою искрою, производит соразмерный количеству смеси гром, всегда сопровождаемый светом… Горение водотворного гаса... некоторые новейшие Физики называют философскою свечкою. В стеклянный сосуд… должно положить унца три чистых железных опилков, налить крепкой серной кислоты, разведенной тремя, четырьмя или даже пятью частями воды… Когда образующимся здесь водотворным гасом выгонится из сосуда весь атмосферный воздух, что сделается минуты в две и скорее, судя по количеству проложенных в сосуд материалов; то, для надежнейшей безопасности предстоящих, должно сосуд поставить под стол или хотя стул (в случае взрыва лицо экспериментатора не пострадает! – С.Т.) и поднести к отверстию стеклянной трубки пламя горящей лучины длиною около аршина6; есть ли не весь еще атмосферный воздух выгнан из сосуда водотворным гасом, то смесь сия вдруг вспыхивает с меньшим или большим громом, и разрывает иногда сосуд на многие части…» (курсив Г.Ф.Шрадера. – С.Т.) [9, с. 339–341].

Все это свидетельствует, что вопросы методического обеспечения учебного процесса входили в практику обучения медленно. Существенным тормозом в этом служило то, что с 80-х гг. XIX в. химия как самостоятельный учебный предмет уцелела только в кадетских корпусах, поэтому нужды в проведении массовых практических работ, выполняемых самими учениками, просто не было.

А вот как описывается горение водорода, осуществленное весьма нетрадиционным в настоящее время способом, в учебнике Гиртаннера [см. 2, с. 125–126]: «Достопримечательное явление есть так называемая Химическая Гармоника. Для сего добывается известными средствами в небольшом стеклянном сосуде водотворный гас, медлительным при том образом. Потом затыкается отверстие стклянки пробкою, сквозь которую проходит стеклянная трубка, которая по крайней мере должна быть в два раза с половиною длиннее, противу вышины стклянки. У отверстия конца трубки зажигается водотворный гас с осторожностию, дабы не произошло удару, который может причиниться, если в стклянке находится воздух и если он с водотворным гасом выдет в отверстие стклянки. Если теперь гас спокойно горит, то держат над пламенем колпак стеклянный и опускай вниз и поднимай его вверх с медленностью до тех пор, покуда найдешь место, где колпак начнет давать от себя голос, совершенно гармонике подобной… Колпак должен быть не весьма широк, если сей опыт должен удасться…»

В учебниках некоторых российских авторов (для удобства сравнения описания сведены в таблицу) приведены сходные методики выполнения опыта «химическая гармоника».

Таблица

А.Н.Шерер
[см. 3, с. 92]
Г.Ф.Шрадер
[см. 9, с. 341–343]
Ф.И.Гизе
[см. 5, 400–401]
«Над малым и тихим пламенем (горящего водорода. – С.Т.) держат длинную стеклянную цилиндрическую трубку… так, чтобы находилось несколько пламени внутри сосуда; в таком случае вскоре последует звон столь сильный, что оный для слуха тягостен бывает. Сей опыт, открытие знаменитого графа Мусина-Пушкина, называется химическою гармоникою» «Если теперь пламя (водотворного гаса. – С.Т.) покрыть в нутри весьма сухим колокольчиком высотою от 12 до 15, а в диаметре от 1 до 2 дюймов, и при том так, чтоб отверстие трубки с пламенем находилось дюйма на четыре в полости колокольчика, то спустя несколько секунд начнет оказываться сперва слабый звук, который потом становится гораздо чувствительнее; сей звук может переменяться, если поднимать или опускать скорее или медленнее колокольчик… «Над тихо горящим пламенем водотворного гаса опускать понемногу длинный стеклянный цилиндр, который был бы в 8 раз более в длину, нежели в ширину, держа его за дно пальцами. Коль скоро пламя поднимется в цилиндре до некоторой высоты, то произойдет тихий тон, который час от часу становится сильнее и часто бывает чрезвычайно резок. Поелику тон сей имеет некоторое сходство с тоном гармоники, то и сие явление назвали химическою гармоникою. Для удачности в сем опыте требуется еще, чтобы употребляемые при сем цилиндры были совершенно сухи»

У всех авторов можно увидеть небольшие нюансы при выполнении этого в общем-то не слишком хитрого опыта. Есть свои тонкости и у Гесса: «Если… отделяющийся водород зажечь, он горит весьма бледным пламенем… Если над сим пламенем, когда оно до некоторой степени уменьшится, держать стеклянную трубку в 1 дюйм диаметра и в 2 фута длины, с обеих сторон открытую, то при некотором понижении трубки слышен звук часто весьма неприятный, хотя его и называют Химическою гармоникою. Высота тона зависит от размера трубки. Звук происходит от небольших вспышек водорода с кислородом, весьма одна за другою следующих; отчего воздух происходит в надлежащее сотрясение»7 [см. 6, с. 38–39].

Получение этена вызывает некоторый трепет у современных учеников, т.к. в состав исходной смеси кроме этанола входит концентрированная серная кислота, что может привести к нежелательным последствиям в случае выброса смеси или разрушения пробирки. О том же, что следует иметь защитные очки, перчатки, а возможно, и халат, скорее всего, и учителя-то не все слышали, а уж иметь их в кабинете химии – недоступная роскошь. Тем не менее опыт этот вполне реально выполнять, если следовать тем приемам, которые были рекомендованы еще в XIX в.: «Для устранения во время нагрева подбрасывания в сосуде жидкости, насыпают в колбу белого песку на столько, чтобы образовалась густая масса… Нагревание производят медленно и осторожно» (курсив наш. – С.Т.) [см. 7, с. 263] (что, впрочем, не отменяет применения современных средств индивидуальной защиты). Именно так мы выполняем этот опыт на практических занятиях; иногда все же происходит выброс песка, пропитанного реакционной смесью, но, если отверстие пробирки направлено (как того и требуют правила техники безопасности) на открытое пространство, то опасности никакой нет, а т. к. в пробирке находится не жидкость, а песчаная смесь, то, во-первых, она далеко не летит, а во-вторых, не происходит ее разбрызгивания по сторонам.

Получение этилена в лаборатории

Получение этилена
в лаборатории

Этот же опыт мы находим еще в первом школьном учебнике России [см. 4]. Описывая свойства «второуглеродистого водородного газа»8 (этена, «открыт в 1796 г. Голландскими Химиками»), Щеглов пишет: «Всего легче он добывается чрез легкое нагревание в стеклянной реторте смеси из четырех частей продажной серной кислоты и одной части виноспирта… При открытии назван он был элеотворным газом (gas olefiat)…» (курсив наш. – С.Т.) [см. 4, с. 200].

В переводном учебнике П.Ж.Макера (1718–1788), составленном до открытия этена, мы в настоящее время понимаем, что среди продуктов описываемой ниже реакции есть и этен, но Макер этого еще не знал: «Когда смешаешь одну часть крепкого усиленного купоросного масла с четырьмя частями винного спирта, который от влажности хорошо очищен; то происходит вдруг приметное кипение с великим жаром и многими парами, которые хотя нарочито приятно запахом, но вредительны для груди… Сие смешение надобно делать весьма нескоро, чтоб сосуды не лопнули» (курсив наш. – С.Т.) [10, с. 252–253].

Сходное описание обнаружено нами и в учебнике И.Х.П.Эркслебена (1744–1809), в котором сказано: «Когда к одной или к двум частям самого лучшего винного Алкоголя мало по малу приливается одна часть самого крепчайшего купоросного масла, то рождается при том в Алкоголе великое кипение, сильное внутри движение, нарочитый жар и темный цвет, также и особливый запах наподобие вина Малаги» [11, с. 201].


1 Всюду сохранен стиль и орфография авторов и переводчиков учебников XVIII–XIX вв., что позволяет ощутить колорит эпохи – недаром и рубрика называется «Русская химическая старина».

2 См. Телешов С.В. Над пламенем гаса, тихо горящего… Химия (ИД «Первое сентября»), 2000,
№ 30 с 1–2.

3 Вероятно, именно это издание следует считать первым школьным учебником по химии в России.

4 Учебники А.Н.Шерера и Ф.И.Гизе были написаны на немецком языке, т.к. их авторы, являясь российскими подданными, плохо владели русским языком, поэтому учебники пришлось переводить.

5 Фрагмент полностью повторяет текст этих же авторов в книге «Методический учебник химии».
Ч. 2. Химические опыты. М., 1888, с. 9.

6 Аршин – старинная русская мера длины, равная ~0,7 м. Вот еще одна мера предосторожности.

7 Читатель, по-видимому, уже обратил внимание на то, как менялся химический язык в XIX в.
См. также: Телешов С.В. До Гассенфратца и далее… Химические формулы и уравнения в школьных учебниках России XIX – начала ХХ в. Химия (ИД «Первое сентября»), 2002, № 42, с. 1–4.

8 «Первоуглеродистый водородный газ» – это метан.

Л и т е р а т у р а

1. Начальные основания всеобщей и врачебной химии Иосифа Франциска Жакина. Пер. М.Парпуры.
Ч. 1. СПб., 1800.

2. Гиртаннер Х. Начальные основания химии, горючее вещество опровергающей. Пер. Я.Д.Захарова. СПб., 1801.

3. Руководство к преподаванию химии, сочиненное Александром Шерером. Пер. В.Джунковского.
Ч. 1. СПб., 1808.

4. Щеглов Н.П. Начальные основания химии. Указатель открытий по Физике, Химии, Естественной истории и Технологии. Т. 7. Ч. 2. СПб., 1830.

5. Гизе Ф.И. Всеобщая химия для учащих и учащихся. Пер. В.Комлишинского. Ч. 1. Харьков, 1813.

6. Гесс Г.И. Основания чистой химии. Ч. 1. СПб., 1831.

7. Лавров Н.И., Нечаев Н.П. Курс химии. В объеме программы военных училищ. М., 1893.

8. Арендт Р. Учебник неорганической химии. Вып. 1. М., 1871.

9. Шрадер Г.Ф. Начальные основания физики, изданные Главным Правлением училищ (для употребления в гимназиях Российской империи). Ч. 2. СПб., 1808.

10. Господина Макера Начальные основания умозрительной химии. Пер. К.Флоренского. Ч. 1. СПб., 1774.

11. Еркслебен И.Х.П. Начальные основания химии. Пер. Н.Соколова. СПб., 1788.

Материал подготовил С.В.ТЕЛЕШОВ