Химические приключения
Шерлока Холмса
ПОБЕГ ИЗ ТЮРЬМЫ БЛЭКУОТЕР
Разгадка
Окончание. Начало см. в № 1/2008
– Обсудим факты, Ватсон. Надо признать, что мы собрали довольно много
информации во время осмотра тюрьмы Блэкуотер, и, если объединить наши
наблюдения воедино, они ясно укажут в одном направлении.
– Я обратил внимание на латунную ложку, Холмс, – попробовал начать
я. – Маус спрятал ее под матрас. Она повреждена с одной стороны. Он мог
использовать ее как пилу для железного прута или в качестве холодного оружия.
– Ну конечно, – усмехнулся Холмс, – он мог попытаться применить этот
примитивный и давно известный метод. Однако, Ватсон, вспомните о шкале
твердости, которую составил немецкий минералог Фридрих Моос. Он умер в
1839 г., но его шкалой пользуются до сих пор. По этой шкале твердость
латуни находится между тремя и четырьмя единицами, железа – между четырьмя
и пятью, а стали – еще больше. Латунным инструментом невозможно распилить
сталь. Латунь слишком мягкая. Маус наверняка это узнал, прочитав книгу по
минералогии. В своих безуспешных попытках он, видимо, и повредил палец.
Для обеззараживания брат доставил ему пергидроль. Матисон мог попробовать
с помощью ложки удалить часть подоконника вокруг стального прута и
вытащить прут. Он вначале пытался это сделать. Но пруты заделаны глубоко в
кирпичи. А что еще приметного, Ватсон, было на ложке?
– Больше я не вспоминаю ничего.
– Даже того, что одна сторона ложки была заточена? – удивился Холмс.
– Теперь припоминаю. Но какое это имеет значение?
– Скоро выяснится, Ватсон, – ответил он. – Сначала надо точно понять,
каким образом стальной прут был разрезан или растворен.
– Вы говорите «растворен»! Разве железо из тюремной решетки просто
исчезло? Я чего-то не понимаю, – обескураженно ответил я, наконец добравшись все-таки до кресла.
– Вспомните внешний вид отогнутого прута. Вспомните о канавке между
прутами и вокруг их оснований. Вспомните также об учебнике химии на полке,
о монографии, посвященной Майклу Фарадею, заброшенной в угол камеры после
тщательного изучения. Вспомните об утоньшенном конце отогнутого прута.
Вспомните о длинных оголенных концах проводов. Припомните отломанную ножку
табуретки. Вспомните, наконец, о заточенной стороне латунной ложки,
которую наверняка использовали как отвертку для отсоединения электрических
проводов от лампочки и как инструмент для проделывания углубления в
кирпичах между прутами. Вспомните обо всех этих фактах, Ватсон, и… что вы
так широко раскрываете глаза от удивления?
– Холмс, я…
– Электролиз, Ватсон! – воскликнул он, стукнув кулаком о стойку. –
Электролиз! Вы наверняка знакомились с его основами в курсе химии
медицинского колледжа. Уксус в углублении – раствор электролита. Он хотя и
слаб по ионной силе, но работать может. Электрический ток подавался по
проводам, ведь тюрьма оборудована сетью от источника постоянного тока.
Помните, я говорил, что лампочка и провода расположены очень близко к
окну? Электролитическое растворение стального прута шло по ночам, а утром
провода ставились на свое обычное место. Чтобы подсоединять провода к
прутам, надо было удалить изоляцию. Занавеска на окне помогала скрыть ход
растворения прута.
– Но это никак не вяжется с отломанной ножкой табуретки. – Мое недоумение только возросло.
– Прочная ножка – это рычаг, с помощью которого Маус отогнул прут. Он
использовал его, когда не смог справиться с уже перерезанным прутом своими слабыми руками.
– Как вы догадались обо всем этом, Холмс? Не является ли это лишь игрой
воображения? – Меня охватили сомнения. Рассказанное им, конечно, вероятно.
Однако можно ли быть уверенным, что так все и было? Я даже подумал, что
осень этого года вызвала у Холмса приступ ослабления некогда могучего ума.
– Нет, Ватсон, о событиях рассказали химические эксперименты. Растворяя
тонкую железную проволочку или порошок при небольшом нагревании для
ускорения реакции, легко получить ионы двухвалентного железа. Но можно ли
растворить толстый стальной прут в столовом уксусе? Такой уксус содержит в
основном воду и небольшое количество уксусной кислоты СН3СООН.
Однако уксусная кислота является кислотным электролитом. Кислота эта
слабая, т.е. только часть ее молекул в растворе распадается на ионы
СН3СОО– и Н+. Если мы подключим
железные прутья к источнику постоянного тока, то поможем железу вытеснять
водород и растворяться. Вот по каким уравнениям происходит электролиз.
В своей привычной манере Холмс что-то набросал в блокноте и перекинул
блокнот мне на кресло. Я увидел уравнения.
– Понимаете, если каждую ночь соответствующие проводки отсоединять от
лампы и присоединять к стальным прутьям, то один прут станет положительным
электродом, т.е. анодом. Начнется растворение железа с образованием ионов,
которые перейдут в раствор уксуса. Другой прут может служить катодом и
превращать ионы водорода кислоты в газообразный водород. Чтобы не
перепутать провода, надо лишь следить, на каком пруте выделяются пузырьки
газа. Время от времени требуется добавлять свежей уксусной кислоты.
– Тогда прут будет медленно съедаться при электролизе, – догадался я.
– Правильно, а теперь напомню о проведенном опыте. Ионы двухвалентного
железа образуют синий осадок с красной кровяной солью, но они нестойки и
на воздухе превращаются в ионы железа трехвалентного, а те в свою очередь
образуют красное вещество с тиоцианатом калия. Вот уравнения. – Холмс
подошел к моему креслу и быстро набросал их в блокноте. – Вспомните, что я
демонстрировал это прямо перед вашими глазами не только с солями из
лабораторных запасов, но и с веществами, добытыми с подоконника камеры Мауса Матисона.
– А можно определить наличие другого продукта электролиза – водорода?
– Водород улетает. Исчезает в воздухе. Улетучивается, как летний
ветерок, – пояснил Холмс. – Зато растворенное железо никуда не девается, и
часть его осаждается на втором пруте. Вот откуда эти неровные утолщения в
его нижней части. А вещество, которое вы приняли за чаинки, – это тоже
частички железа или его соединений, образовавшихся при электролизе.
– И все же я сомневаюсь, Холмс, – произнес я, так и не поднявшись с
кресла. – Ведь стальные прутья в камере – внушительной толщины. Пойдет ли электролиз?
– Ну-ка, старина, дайте мне снова блокнот. По закону Фарадея масса
вещества, прореагировавшего в процессе электролиза, описывается уравнением:
где F – постоянная Фарадея, которая равна 96 484 кулон в
расчете на моль, Q – количество пропущенного электричества,
М – молекулярная масса вещества, z – число элементарных
зарядов, соответствующих превращению одной молекулы вещества. Допустим,
что Маус с помощью электролиза удалил часть железа. Диаметр прута около
дюйма, высота изъеденной части прута примерно полдюйма, плотность железа
7,8 г/см3… получается, что количество растворившегося железа
примерно 56 грамм – один моль. Посмотрите на формулу, Ватсон. Для того,
чтобы столько железа растворилось электролитически, нужно пропустить
электричества в количестве вдвое большем, чем постоянная Фарадея. Сила
тока в тюрьме вряд ли больше полуампера, следовательно, поскольку
один ампер в секунду равнозначен кулону, для такого растворения
потребуется немного больше 100 часов. Если вести электролиз по восемь
часов каждую ночь – это около двух недель. Должен сказать, что времени
более чем достаточно для достижения цели. Проверьте все расчеты. Если же
сила тока будет не пол-ампера, а значительно больше, сколько тогда потребуется времени?
– Похоже, что если стальные пруты превратить в электроды, то можно
химическим путем… – начал понимать я.
– Правильно, – перебил меня Холмс и протянул свой блокнот с наброском. – Справа расположен анод, где железо
окисляется и в виде ионов переходит в раствор. Слева – катод, где
железо восстанавливается и выделяется водород. Столовый уксус заполняет
углубление между прутами и служит электролитом.
– Я теперь понял, Холмс. Ясно, как мог сбежать Маус. Очень своеобразный
способ. Но ведь вы не решили вопрос до конца. Мауса Матисона надо поймать!
Я наклонился в кресле вперед и потер глаза. Сегодня мне пришлось
увидеть много разных химических уравнений и вычислений, однако беспокоило
то, что Матисон все еще на свободе. Меня мучило, что угроза все еще висит
над Холмсом. Холмс ласково опустил свои руки мне на плечи.
– Мой верный Ватсон, через пару минут я, как и обещал, позвоню
начальнику тюрьмы Блэкуотер. Мне известно, где именно сейчас находится Маус Матисон.
– Холмс, – воскликнул я с радостным возбуждением, – если бы это было действительно так!
– Так, именно так, Ватсон. Подумаем вместе вот о чем. Ни чай и сахар,
которые принесла ему мать, ни пергидроль, доставленный братом, не могут
служить электролитом. Не родственники достали ему книгу о работах Майкла
Фарадея. Не от них Маус получил электролит в виде столовой приправы,
содержащей уксусную кислоту. Он мог по ночам собирать электролитическую
ячейку, которую никто не заметил. Все это указывает на участие охранника.
Я стал подозревать Бруна М. Симпсона еще до своего временного хозяйничанья
в кабинете начальника тюрьмы.
– Вы полагаете, Холмс, что помог надсмотрщик. Но зачем это ему
понадобилось? – Я понимал, почему Холмс его подозревает, но хотел услышать разъяснения.
– Ах да, – лукаво улыбнулся он. – Вы вспомнили, что я обещал рассказать
о личных делах охранников тюрьмы. Как вам понравится, Ватсон, если я
сообщу, что буква М в имени Бруна М. Симпсона расшифровывается как
Матисон? Ха-ха! – Холмс самодовольно хлопнул в ладоши. – Они
родственники. Несомненно, что Маус Матисон и есть та долгожданная
американская кузина, ради которой Симпсон отпросился с работы на несколько
дней. Вот где, Ватсон, совершенно точно пребывает сейчас мистер Маус
Матисон. Это легко читается. Мне пора позвонить.
После звонка начальнику тюрьмы можно было считать дело закрытым. Ближе
к вечеру Грунер Хоббс сам позвонил Холмсу и передал, что Маус Матисон и
Брун Матисон Симпсон арестованы.
Потом мы долго сидели за ароматным чаем, угощались цветочным медом и
неторопливо вспоминали наше прошлое, старое доброе время. Лишь одна вещь
так и оставалась для меня загадкой.
– Холмс, из камеры вы взяли сахар и чай. Разве они были нужны для анализов?
– Пчелки, Ватсон. Это – для моих пчелок, – ответил он со смехом. –
Считаю, принесенное им угощение – честно заработанный мной гонорар. Должен
же этот Матисон чем-то поплатиться за доставленное мне беспокойство. Таким
заключенным сладости не положены. Да и сидеть он теперь будет в камере без электричества.
– Да, Холмс, годы вас не меняют. Вы все такой же подвижный и скорый на
решения, как раньше. А пчелы и багаж химических знаний сделали вас даже
более счастливым. Похоже, что время, когда мы жили вместе, было слишком коротким.
– Веселее, друг мой. У нас с вами будет еще не одно химическое приключение.
* * *
Предупреждаем читателей: опыты, подобные описанным выше, просты и
весьма наглядно демонстрируют электролиз, но могут быть опасны. Поэтому
при проведении таких демонстраций в условиях школьной лаборатории следует
использовать источники постоянного тока с напряжением не более 9 В и низкой силой тока.
Что произошло в тюрьме Свейлсайд
(краткое описание реальной попытки побега)
В северной части побережья английского графства Кент в устье реки
Темзы, всего в 38 км от центральной части Лондона есть небольшой (площадью
менее 100 км2) болотистый остров Шеппей. Его название
происходит от древнесаксонского слова, означающего «овечий остров». Он
пересечен многими каналами и дренажными канавами. На острове есть несколько поселений.
Место оказалось весьма подходящим для расположения там тюрем, которых
построено целых три. Наиболее известна хорошо охраняемая тюрьма Свейлсайд,
предназначенная для опасных преступников, включая осужденных на
пожизненное заключение. Здесь 778 камер.
Одним из заключенных был некто Николас Келлехер, который в 1996 г. был
осужден как опасный террорист на десятилетний срок изоляции по семи
пунктам за тайную подготовку взрывов. Пробыв в тюрьме Свейлсайд половину
этого срока, сорокалетний Келлехер вдруг увлекся чтением книг по химии из
тюремной библиотеки. С помощью алюминиевой фольги из упаковки крекеров и
пластиковой коробки из-под соуса он сумел смастерить подобие
электросварочного аппарата и стал методично разрезать решетку с прутами
двухдюймовой толщины. Детали самодельного устройства не раскрыты. Фольга
была нарезана на полоски и использована для соединения с патроном
электрической лампочки, а коробка из-под соуса, можно предположить,
служила заземлением или, если соус в ней оставался, электролитом.
Так или иначе, но заключенный успел разрезать один прут и был близок к
полному успеху. Его подвело хвастовство. Шепнув о своем успехе другому
заключенному, он не ожидал, что тот донесет тюремщикам. Келлехера перевели
в другую камеру, стали строго контролировать, а затем поместили в особую клинику.
Случай просочился в печать, упомянут в журнале Chemical Engineering
News («Новости промышленной химии»), описан в Интернете. Однако на все
вопросы журналистов о деталях самодельного устройства тюремный
пресс-атташе отвечал: «Мы ведем расследование попытки побега». Итоги
следствия в печати не появились.
Разумеется, ни Шерлок Холмс, ни доктор Ватсон в событиях XXI в. участия не принимали.
Материал подготовил Э.Г.РАКОВ | 