Юный техник 1971-07, страница 4

Водород - газ; при —241° сжижается; при —259,6° становится Ывердь м, в периодической системе элементов значится под № 1. Атомный вес 1,008, атом состоит, из одного протона и одного электрона.

Еще 130 лет тому назад знаменитый французский химик Жан Батист Андре Дюма назвал водород газообразным металлом. Какие же необычные свойства самого легкого в природе газа дали основание ученому поставить его в один ряд с металлами? Почему спустя три десятка лет в разработанной Д. И. Менделеевым периодической системе элементов водород снова оказался в окружении лития, натрия, калия и других металлов? Ответы на эти вопросы кроются в физико-химических свойствах водорода и в строении его атома.

Вступая в химическую реакцию, водород отдает свой электрон и заряжается положительно, то же самое происходит и с металлом. Но у последнего есть существенная особенность, которая, может быть, и является единственным препятствием на пути превращения водорода в металл. Весь секрет заключается в кристаллической решетке, атомы металла расположены в ней, как апельсины на витрине фруктового магазина. Такая близость атомов друг к другу и относительная удаленность внешних валентных электронов от собственных ядер приводит к тому, что электроны легко покидают свои атомы и хаотично кочуют от одного атома к другому. Совсем иное положение у газообразного водорода, здесь расстояние между атомами в сотни раз больше, да и электрон сильнее связан с ядром.

Именно на это различие в строении веществ и обратил внимание английский ученый Джон Бернал. Ход его рассуждений предельно логичен. Для превращения вещества в металл нужно добиться плотной упаковки атомов. Поэтому любое вещество, подвергнутое сильному сжатию, может стать металлоподобным — вот эта мысль и легла в основу гипотезы, выдвинутой

им в 1925 году. А спустя несколько лет ученые Э. Вигнер и X. Хантинтон сделали расчеты требующегося давления. Оказалось, что у водорода, сжатого до 1000 атм., расстояния между атомами уменьшаются лишь в 10 раз, сжатого до 1 млн. атм. — в 100 раз и становятся близкими расстояниям между атомами в кристаллической решетке. Металлический водород, сделали вывод теоретики можно получить при давлении от 1 до 2,6 млн. атм. Такую задачу и поставили они перед инженерами. Но существовавшая в 30-х годах техника не смогла достигнуть рубежа столь высокого давления, и идее металлического водорода оставалось лишь дожидаться своего часа.

Заметной вехой в историю водорода войдет 1968 год, когда физик Т. Шнайдер высиазал предположение, что металлический водород обязательно должен быть сверхпроводником при нормальной температуре. Эхо его статьи не умолиает до сих пор, в поход за металлическим водородом отправились новые отряды ученых. Все представляют, что трудности его получения по-прежнему велики, но уж слишиом заманчивы перспективы обладания этой «эКар-птицей». В нашей стране только в линиях электропередачи теперь рассеивается стольио энергии что простая замена меди сверхпроводником равносильна вводу в действие двух крупнейших в мире гидроэлектростанций — Красноярской и Братской. А если из сверхпроводника делать обмотки электрических машин, то их к. п. д. вплотную приблизится и заветной единице.

При разработке сверхпроводящих магнитов отпадет необходимость в очень сложных в эксплуатации криогенных системах, ведь современные материалы становятся сверхпроводнииами при температуре — 253—270° С. В случае нарушения сверхпроводимости запасенная в обмотке электрическая энергия превращается в тепловую, жидкий гелий мгновенно испаряется, и это нередко приводит к взрыву всей системы. Металличесиий водород мог бы служить прекрасным топливом для ракет,

2