Техника - молодёжи 1958-09, страница 11

На что же будет похож этот «изомер»?

По слоям в нем содержится всего 2+8+10=20 электронов. Но мы знаем элемент, в котором внутренние уровни заполнены в той же последовательности: 2+8+10+2=22. Это (№ 22 ■ таблице Менделеева) титан. Только два внешних электрона отличают его от «сплющенного» кальция. Однако титан может потерять эти два электрона (см. цветную вкладку). То, что останется в результате, называется ионом THtaHa с двумя положительными зарядами, и тогда «вырожденный», как говорят, кальций делается аналогом этого иона.

При помощи давления можно продемонстрировать подобное явление и для других атомов.

Какие же давления нужны, чтобы получить вырождение свойств атомов?

Оказалось, что для осуществления перехода внешнего электрона в атоме цезия на предыдущий уровень необходимо приложить 45 тыс. атм, то есть давление, уже осуществимое в лабораторных условиях. Для других атомов эта величина может оказаться большей, но все же при давлениях 50—120 тыс. атм электронная изомеризация атомов вполне возможна.

Способность элементов обладать совокупностью определенных химических свойств иногда называют химизмом. Закон Д. И. Менделеева можно изобразить графически, если в некотором масштабе откладывать величину (точнее, логарифм величины) того или иного свойства, например сжимаемости, для разных атомов, вытянутых в ряд в порядке возрастания положительных зарядов их ядер. Свойство будет плавно возрастать до некоторого предела, затем также плавно уменьшаться, но только для того, чтобы при дальнейшем увеличении заряда атомного ядра снова увеличиваться. Получится довольно резко выраженная волнообразная кривая, характеризующая изменение как одного какого-нибудь свойства элемента, так и его химизма в целом (на вкладке — верхняя кривая справа в нижней половине).

Что будет с этой кривой, если с помощью высокого давления привести исследуемое вещество в состояние вырождения?

Оказалось, что при этом произойдет какое-то «сглаживание» периодичности; различие в отдельных свойствах у разных элементов будет менее значительным. Высота волны станет меньшей по сравнению с наблюдаемой при нормальном атмосферном давлении (вкладка — средняя кривая).

А нельзя ли полностью уничтожить атомный химизм и какие условия необходимы для этой цели? Оказалось, что в принципе это возможно при образовании такого состояния вещества, при котором ядра были бы растворены в общей массе электронов, подобно тому как в металлах пространство между ионами заполнено электронами.

Это в принципе. А можно ли этого добиться практически и что для этого нужно сделать? Какое давление приложить? Советский ученый А. Ф. Капу-стинский нашел искомую величину. Давление, при котором полностью исчезает химизм элементов, оказалось равным 1 400 тыс. атм. Это те условия, при которых образуется универ-

в

сальное металлическое состояние и волнообразная кривая, прежде характеризовавшая периодичность, сглаживается до прямой (на вкладке — внизу справа).

А какие условия существуют в центральных областях нашей планеты? Судить о явлениях внутри Земли мы можем на основании данных сейсмологии и анализа того, что эта наука говорит о землетрясениях.

Землетрясения являются источником колебаний, распространяющихся по всему телу Земли, и различаются по скорости и по своему виду.

Скорость распространения зависит от свойств того слоя земли, через который они проходят. Видов колебаний существует два: продольные, связанные со сжатием и расширением вещества, и поперечные, связанные с его сдвигом. Продольные распространяются в любых телах — твердых, жидких, газообразных, поперечные же только в твердых.

В слоях, расположенных на глубине чуть больше 50 км, скорость распространения продольных волн резко возрастает от 5,5 до 8 км/сек, на глубине же 2 900 км эта скорость увеличивается до 13 км/сек. Таким образом, наблюдения над распространением сейсмических волн приводят нас к выводу о наличии двух зон, в которых резко изменяются свойства вещества: первая — на глубине более 50 км, вторая — на глубине 2 900 км.

Расчет показывает, что на глубине более 50 км действуют давления порядка 50—100 тыс. атм, а на глубине 2 900 км — порядка 1 400 тыс. атм. Изменения свойств внутренних слоев Земли происходят как раз при тех давлениях, которые по подсчетам Капус-тинского отвечают изменению состояния элементов.

На глубине более 50 км химические свойства атомов, видимо, вырождаются, на глубине же 2 900 км вследствие образования универсального металлического состояния можно предполагать полную потерю химизма.

Предположение это подтверждается и тем, что на глубине 2 900 км перестают распространяться поперечные волны, связанные лишь с твердыми телами. Некоторых исследователей это обстоятельство заставляло предполагать, что центральная часть земного шара является жидкой. Между тем оно может быть объяснено и другой причиной: универсальное металлическое состояние вещества, возможное при давлениях, действующих в глубоких слоях земного шара, исключает упорядоченное расположение вещества, необходимое для распространения поперечных волн. Возможно, что сверхвысокие плотности «белых карликов» являются следующим видоизменением вещества, когда не только потерян химизм, определяющийся строением электронных оболочек, но ядра настолько сближены, что между ними не остается уже места для электронов.

Наряду с четырьмя агрегатными состояниями вещества — твердым, жидким, газообразным и плазменным—существует, по-видимому, и пятое, характеризующееся сверхплотной упаковкой в малых объемах тех частиц, из которых устроен атом.

ЦИФРЫ И ФАКТЫ

В 1957 году а Советском Союз* иЗ 210 Млрд. квт-ч выработанной электроэнергии только около 11*/« израсходовано для целей освещения.

В специальных колбах, при строгом соблюдении температурного режима и вакуума не ниже 1.10 ¹ мм ртутного столба Методом Возгонки получен чинк чистотой 99,99995*/«. Электролитическим методом очистки обеспечивается получение чинка чистотой только 99,995*/»-

•

В настоящее время известно ие более 50 тыс. неорганических соединений. Чисто же известных органических соединений Доходит до Миллиона. Это объясняется способностью элемента углерода давать соединения t практически неограниченным числом ВтоМОв

углерода * Молекуле.

*

Во что обошлось отнрыТйе Америки?

Снаряжение экспедиции Иолумба обошлось в 1 140 000 Мараведи, то есть приблизительно 292 000 руб, в переводе на наши современные деньги. Колумб ежегодно получал от правительства 1 280 марок (12 800 руб.), а капитаны каравелл 768 марок (7 680 руб.).

СЛОЖНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Знаменитый шведский химик Бер-целиус жил и работал в маленьком тихом городке. Однажды жители городка начали расспрашивать его кухарку о том, чем, собственно, занимается ее хозяин.

— Не могу сказать в точности, — ответила она. — Он берет большую бутылку какой-то жидкости И наливает из нее в маленькую, встряхивает, выливает в еще меньшую, опять встряхивает, перемешивает и выливает « совсем Маленькую...

— А потом?

— А лотом выливает всё вой.

ЦЕЙТНОТ В НАУКЕ

фднажды некто, считавший себя ученым, Спросил известного философа Кристофа Лихтенберга:

— Можете ли Вы объяснить Мне разницу между временем и вечностью?

— К сожалению, э+о невозможно, — ответил философ. — Правда, у меня хватит времени на такое объяснение, но 3ato вам Не хватит вечности, чтобы понять его.

ЙХ БЫЛО НЕ ДЕСЯТЬ!

Однажды у Эйнштейна была пресс-конференция. Незадолго перед тем, при испытаниях атомной ОоМбы в атолле Бикини, пострадали жители соседних островов. Председатель атомной комиссии США презрительно заявил, что не стоит беспокоиться о пострадавших, так как он подарил им десять свиней й все улажено.

— Что вы Думаете о Бикини? — спросили у Эйнш+ьйна.

— Спросите об этом одиннадцатую свинью, — сердИТо ответил ученый.