Валентин Рич - Виток спирали

• Название: Виток спирали
• Автор: Валентин Рич
• Издательство: Детская литература
• Жанр: Химия
• Год: 1974

Рассказы о химических элементах, об истории их открытия и свойствах, о создании периодической системы.

На страницах этой книги вы встретитесь с великими мыслителями древности, знаменитыми мудрецами средневековья, пытливыми естествоиспытателями XVII и XVIII веков, основоположниками современной науки. Демокрит и Аристотель, Роджер Бэкон и Джабир ибн-Хайян, Бойль и Ломоносов, Лавуазье и Дальтон, Менделеев и Рамзай, Мария Кюри и Резерфорду Бор и Ферми, Петржак, Флеров, Сегре и многие другие ученые на ваших глазах будут разгадывать труднейшие загадки природы. И вы сможете приобщиться к самому высокому виду приключений — к приключениям человеческой мысли, постигающей мир.

Для среднего и старшего возраста.

---

На заседании академии наук Беккерель объявил:

"Если взять фотографическую пластинку, обернуть ее двумя листками очень плотной черной бумаги, а сверху положить какое-нибудь фосфоресцирующее вещество (бисульфат урана и калия), выставить все это на несколько часов на солнце, а затем пластинку проявить, то на ней появится силуэт фосфоресцирующего вещества".

Это был не такой уж частый случай двойной ошибки. Ошибочная гипотеза была подтверждена ошибочным фактом. Фосфоресценция не имела к происшедшему ровно никакого отношения, как не имели к нему отношения и рентгеновы лучи.

В этом сам Беккерель убедился уже на следующей неделе. Было пасмурно, солнце почти не появлялось, и препарат урановой соли облучению не подвергался. Но фотопластинка продолжала исправно засвечиваться.

Другие вещества так себя не вели. И Беккерель уже на следующем заседании академии смог доложить о своей ошибке и о пойманном виновнике — уране, последнем элементе таблицы Менделеева. Это свое поразительное свойство уран скрывал почти восемьдесят лет.

Разумеется, крайне интересно было бы выяснить, не испускают ли лучи и другие элементы?

Беккерель, работавший в музее естественной истории, проверял подряд все минералы. И вскоре убедился: некоторые из них засвечивают пластинку гораздо сильнее, чем та первая урановая соль. Правда, и эти минералы тоже были урановыми — например, урановая смолка из Иоахимсталя в Чехии. Но ведь урана в ней было куда меньше, чем в соли?

В чем же дело?

Беккерель обратился за помощью к своему другу физику Пьеру Кюри и его жене химику Марии Склодовской.

АТОМНАЯ ИЛИ КОСМИЧЕСКАЯ?

Мария Склодовская родилась в семье учителя физики в Варшаве. Окончив с золотой медалью гимназию, она уехала из Варшавы в глушь, работала гувернанткой в помещичьих семьях, а заработанные деньги отсылала старшей сестре, чтобы та могла подучить высшее образование.

В двадцать четыре года — Томсон в этом возрасте был уже бакалавром — Мария Склодовская впервые переступила порог университета. Она жила в ледяной комнате, питалась хлебом и водой — ни на что другое не было денег. И училась, училась, училась. Через четыре года она была уже вполне сложившимся исследователем…

Итак, Беккерель уперся в загадку: урановая смолка излучала сильней, чем двойной сульфат урана и калия, хотя в соли было больше урана, чем в минерале.

Узнав об этом, Мария Кюри высказала предположение: уран в минерале излучает сильней, чем уран в соли, по той же самой причине, по какой азот из атмосферы казался тяжелей азота из аммиака или селитры. И там и тут эффект вызван примесью. В случае с азотом этой примесью оказался, как известно, более тяжелый газ аргон. В случае с ураном надо искать другой сильно излучающий элемент.

Два года в дощатом сарае с бетонным полом и стеклянной крышей кипели в огромных железных баках кислоты и щелочи, выпаривались и фильтровались растворы. Тысячи килограммов пустых пород из Иоахимсталя — отходов тамошнего уранового производства — превращались в граммы, а затем и в миллиграммы солей. Всю эту работу — работу целой фабрики — делали два человека: Мария и Пьер Кюри.

Два года трудов. Несколько десятых долей грамма добычи. Но какой! Не один, а два новых элемента нашли супруги Кюри в урановых отходах. И оба новых вещества оказались активней урана. Первый, обнаруженный летом 1898 года, они назвали но-лонием, в честь Польши, родины Марии. Второй — радием, от слова "радиус" — "луч".

Особенно великолепен был радий, оказавшийся в миллион раз активнее урана. У него удалось зарегистрировать лучи трех видов. Магнит действовал на них по-разному. Одни лучи отклонял еле-еле, и притом к отрицательному полюсу. Очевидно, это были какие-то довольно тяжелые положительно заряженные частицы. Другие лучи отклонялись посильней, примерно так, как катодные, и к положительному полюсу. По всей вероятности, это были электроны. Третьи лучи, пожалуй, напоминали рентгеновы — на магнит они не реагировали вовсе.

Три излучения названы были тремя первыми буквами греческого алфавита. Положительные — альфа-лучами, отрицательные — бета-лучами, нейтральные — гамма-лучами.

Если бета- и гамма-лучи были похожи на уже известные излучения, то с лучами, подобными альфа-лучам, люди прежде не встречались.

Когда Мария Кюри измерила их скорость, весь ученый мир пришел в изумление: невиданные лучи неслись со скоростью 25 000 километров в секунду.

Не мудрено, что соли радия непрерывно выделяли громадное количество теплоты — в четверть миллиона раз больше, чем при сгорании угля. В теплоту переходила чудовищная энергия альфа-лучей. Откуда бралась энергия?

Этот вопрос вызывал еще большие споры, чем природа альфа-частиц.

Мария Кюри считала, что источник этой энергии находится внутри атома. Откуда же еще могли выстреливаться такие сверхскоростные снаряды?

Но это было лишь предположение, его следовало доказать.

А пока даже у Пьера Кюри было свое особое мнение: атомы урана, полония, радия — это как бы шлюзы, через которые в наш мир хлещет поток космической энергии. Уран — шлюз поменьше, радий — самый большой шлюз.

Правда, что такое эта "космическая энергия", Пьер Кюри толком объяснить не мог. Но объяснить, что такое "внутриатомная энергия", в то время тоже никто бы не взялся!

Было ясно одно: наука впервые столкнулась с новым видом энергии, с новым свойством некоторых атомов — непрерывно излучать энергию. Свойство это, на которое случайно наткнулся Беккерель, Мария Кюри назвала радиоактивностью.

НОВАЯ АЛХИМИЯ

Цивилизация и ее драгоценнейшее достояние — наука — создавалась силами всего человечества. На страницах этой книжки уже появлялись индийцы и китайцы, египтяне и греки, римляне и арабы, русские и немцы, французы, англичане, поляки…

Теперь настало время для новозеландца Эрнста Резерфорда — уроженца острова, находящегося на глобусе как раз на противоположной Англии стороне. Он родился в маленькой деревушке Спринг Гроув, отец его был колесным мастером.

Эрнст Резерфорд окончил Новозеландский университет и в 4895 году приехал в Англию, поступил работать в Кавендишскую лабораторию. Когда Томсон открывал электрон, его ближайшим помощником в этом исследовании был Эрнст Резерфорд.

Как только первые вести об открытии Беккереля пересекли Ла-Манш, Резерфорд занялся ураном и с тех пор всю жизнь работал с излучающими элементами.

Через некоторое время ему пришлось покинуть Кембридж и отправиться в Канаду, затем он вернулся и получил лабораторию в Манчестере, затем стал преемником Томсона в Кавендишской лаборатории.

В 1899 году Эрнст Резерфорд сделал первое большое открытие.

Он работал тогда с торием, у которого Мария Кюри тоже обнаружила способность излучать. Вскоре Резерфорд установил, что торий ведет себя странно: излучает то сильней, то слабей. Как только в лаборатории одновременно открывали окна и двери, радиация ослабевала. Как только закрывали, радиация усиливалась.

Резерфорд быстро сообразил, что сквозняк что-то из лаборатории выдувает.

И действительно — сквозняк выдувал газ, который выделялся из торцевой соли. А газ этот был тоже радиоактивным. Больше газа — больше поток излучений. Меньше газа — меньше радиация.

Почти в то же время друг и помощник Марии и Пьера Кюри француз Анри Дебьерн и немец Эрнст Дорн обнаружили, что такой же газ выделяется из радия.

Резерфорд собрал этот газ и исследовал его по всем правилам химической науки. Радиоактивный газ по своим химическим свойствам как две капли воды походил на инертные газы — гелий, аргон, неон, криптон и ксенон. Он был тяжелее самого тяжелого из них — должен был занять последнее место в нулевой группе естественной системы элементов. И по своим химическим свойствам ему было тут самое место, и по атомному весу, и по новому свойству излучать, которое в большей или меньшей мере проявлялось у всех атомов тяжелее свинца.

Пока Резерфорд занимался открытым им элементом — впоследствии он был окрещен радоном, — Уильям Крукс натолкнулся на другое замечательное явление.

Крукс предпочитал сам проверять открытия. Он купил окиси урана и подверг ее тщательной химической очистке, чтобы быть совершенно уверенным в чистоте препарата. Очистив окись урана, Крукс положил ее на фотопластинку. И пластинка осталась незасвеченной! Выходило, что Беккерель ошибся, Чистый уран не излучал.

Зато примесь, которую Крукс отделил от урана, — вот она излучала! Крукс назвал ее ураном-икс, и принялся изучать ее химическую природу.

Как только об атом узнал Беккерель, он немедленно стал проверять Крукса. И выяснил, что Крукс прав.

Беккерель был способен на удивительные догадки, Через несколько дней после этого опыта ему пришла такая мысль: что если очищенный уран лишь на время потерял свою активность, а теперь она снова появилась?