Такой подход дал физико-химический анализ. Перенеся центр тяжести на исследование фазы, новые методы позволили изучать химические индивиды, даже не выделяя их из смесей в абсолютно чистом состоянии. Более того: оказалось, что некоторые химические индивиды вообще невозможно выделить из системы. Вот уж где действительно химия столкнулась с самыми настоящими призраками! То, что они реально присутствуют в системе, физико-химический анализ доказывает со всей непреложностью. А в индивидуальном состоянии они не существуют!
Свежий взгляд открыл богатейшие россыпи теоретических находок, что до поры до времени лежали незамеченными прямо под ногами у химиков.
А дал ли что-нибудь физико-химический анализ практике?
«…„Кара-Бугаз“ по-туркменски означает „черная пасть“. Наподобие пасти залив беспрестанно сосет воды моря…
…прямой долг обязывал нас войти в это устрашающее горнило Азии. Тихим ходом мы двинулись в пролив, увлекаемые течением, и отдали якорь не ранее, чем синяя морская вода сменилась мертвой и серой водой залива.
…Придурковатый наш кок отпросился искупаться, но залив его не принял. Он высоко вскидывал его ноги, и при всем тщании кок погрузиться в воду не смог. Это повеселило команду и улучшило несколько ее дурное расположение. Кок к вечеру покрылся язвами и утверждал, что вода залива являет собой разбавленную „царскую водку“…
Все берега пустынны и не имеют пресной воды. Мною не было обнаружено ни единого ручья, каковой впадал бы в это поистине мертвое море…
При подходе к заливу оный рисуется в виде купола из красноватой мглы, пугающей с давних времен мореплавателей. Полагаю, что явление это объясняется сильным испарением воды Кара-Бугаза.
Надлежит помнить, что залив окружен раскаленной пустыней и является, если будет уместно это сравнение, большим котлом, где выкипает каспийская вода.
Грунт залива весьма примечателен: соль, а под ней известковая глина.
Соль, полагаю, особенная, не того состава, что обыкновенная, употребляемая в пищу и для засола…» Так живописал залив Кара-Богаз-Гол в 1847 году путешественник лейтенант Жеребцов. В официальном донесении Гидрографическому управлению он делал категорический вывод:
«На основании всего сказанного, я позволю себе заключить, что побережья залива Кара-Бугазского, как и самый залив, лишены какого бы то ни было интереса государственного».
Мрачным пессимизмом, тоскливой безысходностью веет от каждой фразы лейтенанта Жеребцова. Нет, автора этих строк нельзя обвинить в малодушии. Бывалый моряк, человек недюжинного мужества и трудолюбия, он честно и с горечью поведал о результатах своего нелегкого путешествия.
Неужели «черной пасти» Кара-Богаза удалось навеки отпугнуть от себя человека?
Вот передо мной письмо другого исследователя, датированное 12 декабря 1921 года:
«Глубокоуважаемый и несказанно дорогой Николай Семенович…
Да, много надо сил и мужества, как Вы справедливо указали в своем письме, чтобы жить здесь и бороться за спасение научного исследования Кара-Бугаза и за возможность хотя бы отчасти выполнить намеченные работы. Мы еще в проливе и не можем выйти в залив из-за отсутствия плавучих и живых сил. Только любовь к Кара-Бугазу может заставить ехать и не доехать до него в течение 5 месяцев, надеясь все же быть там. Пока удается производить гидрологические и гидрометеорологические работы в проливе, отдельными выходами наблюдать начало выбросов соли и температуру воды в заливе, производя химические анализы проб воды и образцов соли, приносимых с берегов залива… Работ по обезвоживанию, к сожалению, не производится за отсутствием каких-либо материалов и устройств. Естественное обезвоживание в настоящее время, конечно, немыслимо: страшно сыро, и идут хотя и небольшие, но почти ежедневные дожди. Температура воздуха скачет от +12 до –2,5° при постоянных ветрах. Все же надеюсь по снятии катера с мели, на которую он сел 10.XI, отправиться в залив для производства работ».
Чувствуется, что человек пришел сюда не как турист, который с известной долей отваги решил посетить и описать экзотический уголок природы. Нет, за отрывистыми строчками письма вырисовывается бескорыстие самоотверженного труженика, убежденного в пользе начатого дела для своего народа, неутомимая жажда исследователя, сменившего удобную лабораторию на шаткую палубу старенького суденышка, несгибаемая воля патриота, идущего сквозь опасности в трудный поход ради освоения еще одного «белого пятна» на карте Родины. И это в годы, когда страна, пережившая мировую и гражданскую войны, задыхалась от неимоверной транспортной и промышленной разрухи, от ужасающей нищеты и бесхлебья, от недостатка самых элементарных вещей, не то что тонкой исследовательской аппаратуры…
Кто же он, этот человек, с такой искренней теплотой отвечавший на письмо академика Курнакова?
Горный инженер Николай Иванович Подкопаев. В широко известной читателям повести Константина Паустовского «Кара-Бугаз» ему посвящена целая страница текста… из ста тринадцати. Что же касается академика Курнакова, который был не просто вдохновителем, организатором, но и самоличным участником наступления на Кара-Богаз-Гол, то тщетно будет искать читатель его имя в прекрасной повести Паустовского.
Правда, смешно считать «Кара-Бугаз» историческим справочником. У писателя были совсем иные цели. О них поведал Константин Паустовский в своей книге «Золотая роза».
«…Когда я работал над „Кара-Бугазом“, я думал главным образом о том, что многое в нашей жизни можно наполнить лирическим и героическим звучанием и выразить живописно и точно. Будь то повесть о глауберовой соли или о постройке бумажной фабрики в северных лесах».
Из-под пера замечательного советского писателя вышла увлекательная поэма об одном из настоящих «чудес света», о делах и мечтах человеческих.
Право же, не ради торжества исторической правды затеян наш рассказ.
Разве не увлекательно путешествовать по сложным историческим лабиринтам, которыми шли научные идеи, прежде чем они вылились в сухие строки учебника? Ведь если копнуть поглубже, за любой формулой, за любым выводом откроется полная драматизма эпопея, которая достойна подлинно «Паустовской» кисти! И побольше бы таких книжек, как «Кара-Бугаз». Они отучают смотреть на многие «обыденные вещи» холодным, безразличным взглядом. А там — кто знает? — из искорки чисто читательского любопытства, глядишь, разгорится неугасимое пламя исследовательской жажды…
«Кара-Бугаз» — одна из тех редких книжек, где нечего ни убавить, ни прибавить. И все же, уж коли речь зашла об истории обуздания «черной пасти», наверное, стоило бы помянуть, что не кто иной, как Курнаков, еще в 1909 году предложил направить исследовательскую группу во главе с Подкопаевым на Кара-Богаз-Гол. «Исследования, проведенные под непосредственным руководством академика Курнакова, — писал впоследствии Подкопаев, — дали возможность коренным образом изменить взгляд на Кара-Бугаз, как неисчерпаемое месторождение глауберовой соли».
И не кто иной, как Курнаков, своими работами обратил внимание на огромное промышленное значение освоения Кара-Богаз-Гола для России.
«Действительно, — доказывал Николай Семенович, — необычайная и единственная в своем роде мощность месторождения, относительная легкость добычи и дешевизна сообщения ставят Кара-Бугаз на первое место среди других источников сернонатриевой соли не только в нашем отечестве, но и в целом мире. Ввиду громадных запасов сернонатриевой соли в Кара-Бугазе и горьких озерах Арало-Каспийского бассейна изучение методов использования названного вещества составляет одну из основных задач русской химической технологии. Сюда относятся: добывание соды и серной кислоты, получение сернистых, серноватистых солей, замена угленатриевой соли в стекольном, глиноземном и других производствах».
Добавим: серная кислота — важнейшее сырье в производстве полимеров и удобрений.
Неисчерпаемая кладовая богатств! И это тот самый Кара-Богаз, которому лейтенант Жеребцов твердой рукой подписал свой приговор… Но даже если бы бравый лейтенант оказался более проницательным, тогдашней химии все равно не по плечу оказалось бы овладение «котлом, где выкипает каспийская вода». Лишь физико-химический анализ вручил науке надежные методы изучения подобных систем.
Механизм осаждения соли в заливе — каков он?
Много разных солей содержат воды Кара-Богаза. Но главные составные части рассола: поваренная соль, сернокислый натрий и хлористый магний. Анализ во время экспедиций дал интересные результаты. Концентрация соли в Кара-Богазе в десятки раз выше по сравнению с Каспием. И соотношение между компонентами иное. В водах залива доля сернокислого натрия возрастает, а поваренной соли падает. В чем дело? Курнаков сделал вывод, что сульфат натрия выпадает из раствора в процессе обменной реакции: MgSO4 + 2NaCl↔MgCl2 + Na2SO4.
Разбираясь в фазовых равновесиях, читатель уже сталкивался с четырехфазной системой «айсберг в море»: соль — лед — раствор — пар. Система была двухкомпонентной: поваренная соль + вода. В присутствии всех четырех фаз число степеней свободы — помните? — равнялось нулю. Но нас не интересует столь редкостное стечение обстоятельств (во всяком случае, для Кара-Богаз-Гола). Разберем лучше тот случай, когда температура изменяется, оставаясь все время выше 0 градусов. У системы появляется лишняя степень свободы. Одна из фаз (лед) исчезает. Остаются солевой осадок, раствор и пары над ним. И до тех пор пока на дне лежат кристаллы соли, раствор при любых температурах останется насыщенным. А если солевой осадок не так уж велик? Тогда в какой-то момент он может раствориться целиком. При дальнейшем нагревании системы (теперь уже двухфазной) раствор окажется ненасыщенным. Иными словами, дальнейшему повышению температуры уже не будет однозначно отвечать рост концентрации. Равновесная система раствор — пар утратит зависимость еще от одного параметра — концентрации. И, следовательно, обретет дополнительную степень свободы.