— Как интересно! — воскликнул доктор Кларк.
— Но это не все. Смотрите, теперь обратный эффект!
Грэм снял стакан с глиняного сосуда. Через несколько секунд ртуть начала подниматься к первоначальному уровню. К удивлению доктора Кларка, ртуть не остановилась на прежнем уровне, а продолжала подниматься в том колене трубки, который был связан с глиняным сосудом. Казалось, газ в нем сжимался и всасывал ртуть в сосуд.
— А с другими газами вы проводили опыты?
— Да. Пробовал хлористый водород, углекислый газ…
— И во всех случаях наблюдается подобное явление?
— В том-то и трудность. С углекислым газом все наоборот. Если ввести сосуд с воздухом в атмосферу углекислого газа, ртуть начинает заполнять колено со стороны сосуда, а потом, если удалить стакан с углекислым газом, ртуть переходит в другое колено. Можно предположить, что вначале газ сжимается, а затем расширяется. Через некоторое время состояние газа в глиняном сосуде нормализуется и уровень ртути в обоих коленах выравнивается.
— Ну, и какие из всего этого выводы?
— Пока что приблизительные. Видимо причиной является диффузия. Все газы способны расширяться, заполняя весь предоставленный им объем. Вот почему, если соединить два сосуда, заполненные разными газами, через некоторое время в них образуется совершенно однородная смесь. Протекает свободная диффузия.
— Факт этот уже известен. Такие опыты проводил лет тридцать назад французский исследователь Клод Луи Бертолле.
— В моих опытах, однако, диффузия осуществляется через пористую перегородку — стенки глиняного сосуда. Мы могли бы назвать процесс вынужденной диффузией. Оказывается, разные газы проходят через пористую перегородку с различной скоростью. Например, в опыте, который вы видели, водород через стенки сосуда проходит быстрее, поэтому количество газа в сосуде увеличивается и выталкивает ртуть. Конечно, воздух тоже выходит наружу, но медленнее.
— Понимаю. По-моему, вам надо, не откладывая, подробно описать свои опыты и опубликовать результаты.
Статья была напечатана в «Квартальном журнале науки» в 1829 году[436]. В том же году Грэму было предложено место умершего доктора Кларка в Механическом институте.
Дружба с Кларком направила интересы двадцатичетырехлетнего Грэма и к другой области химии. Последние годы своей жизни доктор Кларк посвятил солям фосфорной кислоты. Подробное исследование этих соединений давало все больше фактов, которые не удавалось объяснить с помощью теории Берцелиуса. По мнению шведского ученого, каждая кислота образуется в результате присоединения одного атома воды к одному атому кислотного окисла[437]. Согласно этой теории, каждый кислотный окисел образовывает только одну одноосновную кислоту. Доктору Кларку, однако, удалось получить новую натриевую соль фосфорной кислоты, значительно отличавшуюся по свойствам от обыкновенного фосфата натрия. Фосфат натрия образует с нитратом серебра желтый осадок, и раствор над осадком имеет кислую реакцию. Фосфат, полученный доктором Кларком, при взаимодействии с нитратом серебра давал белый осадок, раствор над которым был нейтральным. Эту соль он получил из обыкновенного фосфата натрия, нагревая его докрасна. Так как новый фосфат образовался под действием огня (огонь по-гречески — «пирос»), Кларк назвал его пирофосфатом.
Продолжительные исследования доктора Кларка не внесла ясность в вопрос о фосфорной кислоте и ее солях; более того, они значительно усложнили его. Теперь в хорошо оборудованной лаборатории доктора Кларка Грэм получил возможность расширить и углубить свои исследования. Основное внимание он уделил газам и фосфатам. Вопрос о диффузии все еще оставался открытым. Чтобы определить скорость диффузии, Грэму пришлось измерять количество перешедшего через пористую перегородку газа за единицу времени. Для получения количественной зависимости он видоизменил и сам опыт. Вместо глиняного сосуда, поверхность которого измерить трудно, он использовал широкую стеклянную трубку, конец которой закрыл специальной пористой перегородкой. Грэм производил многократные анализы газов внутри и снаружи стеклянной трубки для определения их процентного содержания в газовой смеси. Наряду с этим он решил определить и некоторые физические параметры газов. Эта продолжительная и в какой-то степени однообразная работа вовсе не надоедала ему. Грэм проводил сотый анализ с таким же удовольствием, с каким когда-то провел первый.
436
Quarterly Journal of Science” выпускался Королевским институтом. Первая статья Грэма была названа «Краткое сообщение об экспериментальных исследованиях диффузии газов друг в друга и их механическом разделении».