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.

---

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?

Беккерель положил ранее очищенный препарат урановой соли на пластинку и пошел в фотолабораторию. Пластинка оказалась сильно засвеченной!

Беккерель проделал то же самое с примесью. Странно, но теперь примесь перестала засвечивать пластинку.

Они поменялись местами, как в бальном танце.

Об этом непонятном явлении Беккерель немедленно известил коллег-физиков. Резерфорд, разумеется, повторил опыты Крукса — Беккереля с торием, и у него получился торий-икс. По химическим свойствам он ничем не отличался от… радия. И Резерфорд тоже наблюдал странный танец с переменой мест.

Не означало ли все это, что в тории, от которого отделили торий-икс, этот "икс" появляется почему-то снова?

Тончайшие химические манипуляции — и вот в одном сосуде торий, совсем переставший засвечивать пластинку, а в другом сосуде возродившийся торий-икс, радий.

Но что значит — возродившийся? "Из ничего даже волей богов ничего не творится", не возродившийся — а родившийся!

Атомы одного элемента превратились в атомы другого элемента!

С этого момента началась эпоха "новой алхимии", нового утверждения идеи о возможности превращения элементов.

Но мысль человеческая не шла по кругу, новое утверждение не означало возврата к фантастическим представлениям искателей философского камня, Мысль шла по восходящей спирали. Новые "алхимики" знали, из каких элементов состоят сложные вещества, и понимали, что ни растворение, ни расплавление, ни возгонка, ни соединение с другими элементами не могут заставить атом одного сорта стать атомом другого сорта. Но теперь им был известен совершенно новый способ взаимодействия вещества, при котором чудо превращения элементов происходило.

Новая эпоха только еще начиналась. Первые парадоксальные факты еще не расшатали все огромное здание привычных представлений.

И потому, например, Беккерель, узнав о превращении тория, не спешил согласиться с Резерфордом. Почему непременно превращение атомов? Может быть, превращение молекул? Может быть, действовали обычные химические силы?

Тогда Резерфорд поручил своему помощнику Фредерику Содди попытаться повлиять на ход этих превращений. Ведь на химические превращения, когда атомы соединяются друг с другом или, напротив, разъединяются, можно влиять. И Содди заставил торий пройти сквозь огонь, воду и медные трубы всевозможных реакций. Но торий, продолжая излучать, с завидным постоянством превращался в радий.

Впрочем, Резерфорд уже подозревал, что превращение и излучение есть, вероятнее всего, один и тот же, единый, процесс. И появление альфа-частицы свидетельствовало о превращении атома тория в атом радия.

Но предположение — это еще не доказательство.

Чтобы найти доказательства, надо было установить природу альфа-лучей.

ГЕЛИЙ ИЗ ТОРИЯ?

Что же такое альфа-лучи?

Мария Кюри выяснила, что это несущийся с неимоверной скоростью ноток положительно заряженных частиц.

Но что это за частицы? На что они похожи? На электрон? Или на что-то иное?

Когда превращение более тяжелого тория в торий-икс, обладавший всеми химическими свойствами более легкого радия, стало свершившимся фактом, Резерфорд задался вопросом: а что, если альфа-частицы — это какие-то очень легкие атомы? Он вспомнил и о том, что знали все химики, — в урановых минералах всегда есть гелий. Помните, как Гиллебранд принял его за азот, а Рамзай исправил ошибку в выделил из редкого минерала клевеита солнечный газ?

Газ этот оказался чрезвычайно легким, всего в четыре раза тяжелей водорода. И был вполне подходящим кандидатом на занятие должности альфа-частицы.

Теперь следовало определить массу альфа-частицы и сравнить ее с массой атома гелия. Задача была похожа на ту, что Резерфорд помогал решить своему учителю Томсону — определение массы электрона. Нужно было отклонить поток альфа-частиц в магнитном поле. Величина отклонения будет зависеть от заряда и массы частицы. Чем меньше заряд и чем больше масса, тем трудней частицу отклонить: ведь заряд это как бы локомотив, а масса — весь остальной поезд.

Но как у состава не может быть меньше одного локомотива, так и у заряженной частицы не может быть меньше одного заряда.

А больше — может. Когда надо преодолевать сильный подъем, прицепляют в голову состава не один, а два локомотива. Два заряда имеют, например, ионы магния.

Никто не мог сказать заранее, сколько зарядов у альфа-частицы. Резерфорд предположил, что один заряд, как у электрона, как у иона водорода.

Когда поток альфа-лучей пересек магнитное ноле, они почти не отклонились. И только в поле очень сильного электромагнита отклонение стало довольно заметным, но все же в два миллиона раз меньшим, чем отклонение катодных лучей — электронов, и вдвое меньшим, чем отклонение ионов водорода.

То есть альфа-частицы отклонялись так, будто они были вдвое тяжелей атомов водорода, и это было очень плохо… Плохо потому, что атомы гелия в четыре раза тяжелей атомов водорода. В четыре, а не в два.

Но что если не состав вдвое легче, а локомотив вдвое сильней? Ведь два заряда будут тянуть атом учетверенной массы именно так, как один заряд — атом удвоенной массы…

Резерфорд засел за расчеты. Ему нужно было вычислить полный электрический заряд альфа-частиц, выстреленных граммом урана за секунду, и число атомов гелия в этом объеме. И потом поделить полный электрический заряд на число атомов.

И у него получилось — на каждый атом приходится ровно два заряда.

Но расчет расчетом. А вот сосчитать бы, сколько на самом деле выстреливается альфа-частиц!

О ПОЛЬЗЕ ИГРУШЕК

Сэр Уильям Крукс, о котором читателю уже кое-что известно, вскоре после открытия радия изобрел замечательный прибор. Поначалу он казался игрушкой. Это не должно удивлять: ракеты, например, тоже долго служили в основном для игры — праздничных фейерверков.

Придуманная Круксом игрушка была похожа на окуляр от бинокля. Небольшая трубочка, сверху прикрытая лупой. А снизу — стеклянный экран, покрытый сернистым цинком — веществом, которое начинает светиться, как только на него попадет излучение. В середине трубочки, между экраном и увеличительным стеклом, торчала иголка, а на острие ее — невидимые атомы радия. Взялись они вот откуда: Крукс дотронулся копчиком иглы до внутренней стенки ампулы, в которой раньше лежал кристаллик бромистого радия. Этого оказалось достаточно, чтобы сколько-то миллионов атомов радия перебралось на иглу.

Приложив глаз к лупе спинтарископа — так называл Крукс свою игрушку (от греческих слов спинтар — "искра" и скопейн — "наблюдать"), — можно было увидеть экран, на котором, как рой падающих звезд на ночном небе, вспыхивали и гасли голубые искры. Каждая искра означала встречу альфа-частицы, вылетающей из радия, с молекулой сернистого цинка.

Предназначалась игрушка для демонстрации необычайных свойств нового элемента, открытого Марией и Пьером Кюри.

Разумеется, Резерфорд, как и все, кому удавалось заглянуть в спинтарископ, был заворожен звездным дождем альфа-частиц. Но еще большее впечатление произвела на него простота прибора, в котором было видно действие одной-единственной альфа-частицы. Ибо это значило, что частицы можно считать.

И Резерфорд вместе со своим помощником Гансом Гейгером принялся считать альфа-частицы.

Это была изнурительная работа — без конца глядеть в окуляр, не проморгать ни единой вспышки на экране. (Не проморгать в самом прямом смысле этих слов: не моргнуть.)

Они считали, считали, считали не сотни, не тысячи, не десятки и даже не сотни тысяч альфа-частиц. Миллионы!

Но зато, когда счет был закончен, и было подсчитано число атомов гелия, выделившегося из радиоактивного препарата, и оба этих числа совпали, вот тогда Резерфорд мог наконец со спокойной душой объявить: инкогнито альфа-частиц раскрыто! Каждая альфа-частица — это атом гелия — вернее, его ядро.

Так игрушка Крукса оказалась первым в истории окошком, заглянув в которое, человек мог воочию убедиться в существовании атомов.

С этого времени перестала существовать атомная гипотеза — атомное строение вещества стало очевидным фактом.

…Итак, альфа-частица окапалась атомом гелия.

А бета-частица оказалась, как и предполагали, электроном.