Как же зажгли азот Биркеланд и Эйде?
Они заимствовали свой способ у природы.
В любую грозу всякий раз, когда ударяет молния, часть азота сгорает. Могучие электрические разряды не только превращают кислород в пахучий озон, но выводят из равновесия и ленивый азот, заставляя его вспыхивать, соединяться с кислородом.
Думали ли вы, наблюдая яркую вспышку молнии, что при этом горит сама атмосфера!
При горении азота образуются едкие окислы азота, и они тут же растворяются в каплях дождя. Получается настоящая азотная кислота, которая и проливается на землю. Мы этого не замечаем только потому, что она очень разбавлена. Все же ее выпадает не так уж мало: в среднем около 10 килограммов на каждый гектар ежегодно.
На заводе Биркеланда и Эйде молния создавалась искусственно.
К двум медным стержням, установленным один против другого, как угли в дуговом фонаре, подводился мощный электрический ток. Между стержнями возникала ослепительная вольтова дуга. С помощью сильного электромагнита эту дугу раздували, растягивали, так что получался огромный огненный круг, высотой в два человеческих роста. И в эту круглую молнию, где температура доходила до 4500 градусов, непрерывно вдували воздух.
Попав в такую горячую переделку, бедному ленивцу азоту ничего не оставалось делать, как соединиться с кислородом.
Впрочем, едва покинув печь, он сейчас же стремился уйти из плена: окислы азота тут же после возникновения немедленно начинали распадаться на составные части — на азот и кислород. Чтобы связанный с таким трудом азот не обрел опять свободы, приходилось моментально, с огромной быстротой, охлаждать сожженный воздух. Только тогда удавалось предохранить окислы азота от разложения. Затем их растворяли в воде и обрабатывали известью.
Так Биркеланд и Эйде получали искусственную селитру — селитру из воздуха.
Это была первая брешь в кольце голодной блокады, незаметно надвигавшейся на мир.
Но производство новой селитры развивалось все же туго. При сжигании воздуха расходовалось очень много электрической энергии, и это очень удорожало селитру. Только в Норвегии и в других местах, где есть много горных рек и водопадов, дающих дешевую энергию, добыча воздушного удобрения еще кое-как окупалась.
Биркеланд и Эйде на деле доказали, что призыв Вильяма Крукса к химикам не был напрасен. Но тем не менее естественная чилийская селитра, запасы которой медленно, но верно истощались, все еще царила в сельском хозяйстве и в военной промышленности большинства стран мира.
В то время, когда Биркеланд и Эйде только еще собирались строить завод для сжигания азота воздуха, два других химика, Фриц Габер и его сотрудник ван-Оордт, сделали попытку связать азот иным путем.
На первых порах они провели совсем скромный лабораторный опыт: небольшую фарфоровую трубку раскалили электрическим током до 1000 градусов и пропустили через нее смесь двух газов — азота и водорода.
Что должно было из этого получиться?
Во всех учебниках и химических справочниках было твердо и решительно записано, что азот с водородом не соединяется никогда и ни при каких условиях.
Тщательно исследовав газ, который выходил из фарфоровой трубки, Габер и его помощник убедились, что это почти правильно: смесь азота и водорода нисколько не изменилась от действия высокой температуры, если не считать ничтожной части — одной пятитысячной части этой смеси. Мизерная доля азота все-таки связалась, соединилась, образовав маленький пузырек нового сложного вещества — аммиака.
Габер решил, что для начала это вовсе не так уж плохо. Если азот вообще может вступать в соединение с водородом, то надо попытаться найти такие средства, которые заставили бы его соединяться легко и быстро. Несколько лет подряд Габер настойчиво искал эти средства. Он ставил бесчисленные опыты, производил сложнейшие теоретические расчеты и в конце концов достиг своей цели.
Габер пришел к выводу, что надо сильно сжать азотоводородную смесь, прежде чем подвергнуть ее нагреву. И в самом деле, благодаря высокому давлению азот стал гораздо лучше соединяться с водородом.
Потом Габер подобрал катализатор для этой реакции. (Катализаторами называют особые вещества, которые одним своим присутствием способны ускорять различные химические превращения.) И под тройным влиянием высокой температуры, высокого давления и катализатора азот сдался. В толстостенном лабораторном аппарате, похожем на ствол диковинной пушки, азот, сдавленный до 200 атмосфер и нагретый до 500–600 градусов, активно соединился с водородом, образовав пахучий едкий аммиак.