Техника - молодёжи 1951-05, страница 29

*м>т/тШ£а&С1л в tt m hmi Co r^rruxu.

MtKBAIAtT Л ЭЛЕКТРОНА MO»FT TOAUKO ПРИСОЕДИНЯТЬ 4 ЭЛЕКТРОНА

ИМЕЕТСЯ A ЗАЬМРЦНА \ МОЖЕТ и ПРИСОЕДИНЯТо и ТЕРЯТЬ -ЗэАЕКТРОНА

O-d-t-urtK^Lej-urij 'buj. сипом. !

'■'•►тип.- ^K 'W'rvS^v IUVBAWtll'MAEMI'OHA |

АТПМ ХАОСА

ATOM ВОДОРОДА

АГОМ ОЛОВА t

УГЛЕРОД*

6АЛЕНТННСТИ ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ |

ВЛЛЕНТНПСТЛ ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ

Ьале Н IПИС1 Ь ИЛИ поло- I. МНИТЕЛЬНАЯ ИЛИ ШИЩАТЕЛЬНАЯ

ивАЛЕИНОСТьТиль КО ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ

Змлштштпь сгл/ящ. упрмгШЗ

JAIMPOHW УЕГИЮТСЯ ATOMUM ^ГЛЕ^ЦДА |

НСХПДТДИ ?• JAmtPOfOB

ИМ1ПСП 2 ЭЛЕКТРОНА

АТОМ МАГНИЯ |

ATOM CEDI-1I

OAAFHTHPPTn ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ

ЬЛЛРМТНОСТЬ ОТРИЦАТЕЛПНАЯ

А I ОМ УГЛЬРСДА 4 4 АТОМА X lOBAs МОЛЕ KV Ь ЧЕ^ГЬ'РЕ» VAOI HQTCrtl У>"ЛЕРГК,'

-

ИмЕЕТГН ^Э^ЕНТРОмА

tiЕХВАТАI* 3-ЗЛЕКТР|)Ь0Ь]

ЭлЬКТРОНо. ПРИСОЕДИНЯЮТСЯ АЩМПМ WIAtl'UAA

•j Атом ФОСТОРА

Лтом АЛЮМИНИЯ

^ВАЛЕНТНОСТЬ ПОЛОМИIEAPH^AS

tAAEHI HOCTh ЩРИЦАТГЛ1ШДЯ

АТОМА бОЛОиОЛА - HUArKVAC

Схематично можно рассматривать одновалентный атом или как обладателя одиночного электрона в наружном слое, или как атом, в котором нехватает одного электрона до восьми. Подобным образом объясняется валентность и у других атомов.

Кремний очень близко стоит к углероду по своей химической активности.

Чем же можно объяснить эту особую активность атомов углерода и кремния?

По таблице Менделеева мы видим, что углерод и кремний расположены в четвертой группе химических элементов.

Оба эти атома имеют на внутреннем энергетическом уровне по два электрона.

Второй уровень у атома углерода заполнен лишь наполовину, то-есть на нем из восьми возможных имеется четыре электрона. Второй уровень у атома кремния заполнен полностью, зато третий остается неоконченным: на нем, так же как и на втором уровне у атома углерода, движутся четыре электрона.

Вот эти-то наполовину заполненные электронами наружные уровни и «роднят» атомы углерода и кремния по их химической активности.

Однако углерод все-таки отличается от кремния, он обладает способностью или присоединять четыре электрона, или отдавать имеющиеся. Поэтому в химических соединениях углерод имеет или четыре положительные, или четыре отрицательные валентности.

В таблице Менделеева в одной группе с углеродом и кремнием находятся еще германий, олово и свинец. Но если первые два имеют ясно выраженные неметаллические свойства, то у остальных трех химических элементов, наоборот, явно преобладают металлические свойства.

Не одинакова и химическая активность атомов четвертой группы, хотя все они имеют на наружных уровнях по четыре электрона. Она ослабевает с усложнением архитектуры атома. Одновременно с этим в направлении от кремния к свинцу падает способность атомов к присоединению электронов, что характеризует элементы неметаллы. За счет этого возрастает возможность отдавать электроны, что характерно для металлов.

Мы уже говорили, что атомы углерода могут соединяться в молекулярные «нити» и «кольца».

При этом химическая связь между атомами углерода осуществляется через пару «обобщенных» электронов.

Но атомы углерода могут затрачивать на связь и две единицы валентности, тогда в «обобщенное» пользование переходят две пары электронов. Это так называемая двойная связь.

Таким же образом объясняется и тройная связь, где обобщается три пары электронов и атомы углерода имеют лишь по одной свободной валентности, как это можно наблюдать в молекуле ацетилена.

С помощью электронной теории удалось дать объяснение и таким понятиям в химии, как окисление, горение и взрыв.

Невидимо для глаза протекающее окисление железа и слабо горящий ночник, яркая вспышка магния и на куски разносящий гору взрыв — все это качественно одинаковые, но количественно разные процессы.

Скорость реакции окисления очень мала.

Когда скорость течения химической реакции достигает миллиметров или долей миллиметра в секунду, такая реакция носит название быстрого горения подобного горению магния.

Если же скорость реакции достигает сотен метров в секунду, то это уже взрыв.

Химические превращения, протекающие со скоростью нескольких тысяч метров в секунду, представляют собой явление детонации.

Однако и самые медленные и самые быстрые химические реакции есть результат деятельности тех же крошечных электронов.

Таким образом, вращающийся электрон незримо работает во множестве разнообразнейших процессов, протекающих и в природе, и в аппаратах химических заводов, и в котельных электрических станций, и в печах металлургических предприятий.

В современной технике тепло, получаемое при сжигании топлива, Широко используется для выработки электрической энергии; но для того чтобы превратить энергию «прыжков» электронов, совершаемых в топках, в энергию движения электронов в проводах, то-есть в электрический ток, мы вынуждены пользоваться такими посредниками, как вода, паровые котлы, турбины и генераторы.

Нужны ли эти посредники?

Может быть, есть другой путь, позволяющий непосредственно превратить химическую энергию топлива в электрическую?

В реакции горения участвуют атомы и молекулы, несущие электрические заряды. При химическом соединении этих заряженных частиц происходит «короткое замыкание», сопровождающееся выделением тепла.

И если бы нам удалось в результате химического соединения кислорода с углем или горючим газом непосредственно извлечь из этой реакции электрическую энергию, то задача была бы решена.

На вопрос, возможно ли это, советские ученые ответили: да.

По этому принципу построен новый, так называемый топливный элемент.

На аноде такого элемента топливо разделяется на молекулы и атомы, а на катоде они «сжигаются», то-есть производится их соединение с кислородом. Образующуюся при этом электрическую энергию можно «снимать» и использовать.

В Академии наук СССР разработано несколько видов топливных элементов.

Топливные элементы могут совершенно изменить лицо существующих теплоэнергетических станций.

Вместо грандиозных сооружений появятся небольшие энергетические станции, где в процессе «горений» атомы отдадут свои электроны в сеть, а «ручейки» этих электронов, сливаясь в «реки» электрического тока, потекут к потребителям.

(Окончание следует)

27