Юрий Фиалков - Как там у вас, на Бета-Лире?
Да, Земля и Луна — сестры одной крови, и законы, установленные на Земле и для Земли, оказываются справедливыми и для Луны. И для Марса, и для Сириуса, и для созвездия Возничего, и вообще для любой точки Вселенной, которой только сумеет достигнуть человек — с помощью ракеты, телескопа или силы воображения.
оюсь, что я перегнул палку. Желая обосновать тезис об общности законов Вселенной, я дал повод считать, что на всех небесных телах, куда попадет (или не попадет) человек, все или почти все будет как на Земле. А отсюда следует, что организация экспедиции на Луну и другие планеты (о выходе за пределы Солнечной системы пока говорить не приходится) не что иное, как блажь, чуть ли не желание прокатиться по космосу на государственные средства. Это, конечно, не так, и поэтому будем палку разгибать.
«Я вырождаюсь!»
…Это был один из самых необычных — по содержанию, месту и времени действия — разговоров, какие мне когда-либо доводилось вести. Устроившись в гостинице небольшого городка Камень-на-Оби после двухсуточного бессонного путешествия по реке, я приготовился ко сну в своей отдельной комнатке. Но тут мое внимание привлек разговор двух соседей за фанерной перегородкой. Подслушивать, конечно, нехорошо, но попробуйте отключиться, когда, во-первых, собеседники ведут диалог на высоких децибелах, во-вторых, перегородка проводит звук, кажется, лучше, чем воздух, и, наконец, в-третьих, содержание разговора определенно химическое. Только химия какая-то странная.
— Интересно, — спрашивает первый из собеседников, у него несильный приятный тенор, — интересно, с каким элементом аргон будет реагировать охотнее: с хлором или натрием?
(Господи, что он несет?! Это аргон-то будет взаимодействовать! Инертный газ аргон?!)
— По-видимому, с хлором охотнее, — поразмыслив, ответствует другой эрудит.
— Почему? — любопытствует тенор.
— Потому что аргону при взаимодействии с хлором легче отдать восемь электронов, чем принять десять электронов при взаимодействии с натрием, — демонстрирует баритон свою химическую эрудицию.
(О каких электронах он говорит? С чего бы это аргон стал расставаться со своими электронами?)
— Но вот что совсем уж интересно, — неймется тенору, — будет ли реагировать хотя бы с каким-нибудь элементом никель?
— Никель?.. — задумчиво тянет баритон.
И тут я не выдерживаю:
— Будет!!! Будет!!! Никель взаимодействует и с галогенами, и с серой, и с кислородом.
— Ну, с кислородом уж никак никель взаимодействовать не будет! — убежденно и ничуть не удивившись неожиданному вмешательству в дружескую беседу, заявляет невидимый баритон. — Мы это на хорошей машине просчитывали.
— Слушайте, ребята, — советую я, с трудом сдерживая раздражение, — сдайте вашу хорошую машину во Вторчермет, а на полученную премию приобретите учебник химии. Для девятого класса. Тогда и поговорим. А сейчас спать надо. Баиньки.
— Спать действительно пора, — соглашается тенор, — только вы напрасно нервничаете, здесь все верно.
— Что верно? То, что, по-вашему, инертный газ аргон вступает во взаимодействие с кем ему вздумается? А никель ведет себя, как элемент нулевой группы?
— Совершенно правильно, — подтверждают друзья дуэтом, — именно так.
— Позвольте… — начинаю догадываться я, — так вы говорите не об обычной периодической системе, а о…
— Вот именно — «о»! — смеются невидимые соседи, и все сразу становится на свои места.
Наутро, когда я хотел продолжить разговор с ребятами о необычной периодической системе, выяснилось, что они уже отбыли теплоходом в Барнаул, и я, ожидая «Ракету» на Новосибирск, вспоминал, что известно химикам о необычной системе элементов.
Все помнят, что в периодической системе Менделеева пока[8] имеется семь периодов. В первом периоде находятся 2 элемента, во втором и третьем — по 8, в четвертом и пятом — по 18 элементов, в шестом — 32 элемента, столько же элементов войдет и в седьмой период, когда будут синтезированы элементы по 118-й. Известно и то, что в соответствии с законами строения атома количество элементов в каждом периоде определяется наибольшим числом электронов, которое может находиться на наружном электронном слое. Так, у элемента третьего периода на внешнем электронном слое может быть не больше восьми электронов (у аргона, завершающего элемента этого периода на третьем, последнем, слое именно 8 электронов).
Да, все это известно. Но не все знают, что в таком размещении электронов, в атомах химических элементов, размещении, которое определяет структуру периодической системы, проявляется некоторая причудливость природы. И это, пожалуй, самое удивительное: кому-кому, а природе прихоти несвойственны. Размещая электроны на орбитах, природа пошла на нарушение одного из самых твердых своих принципов, согласно которому из всех путей осуществления какого-либо процесса, явления природа всегда выбирает самый простой.
Всегда? Увы, как мы сейчас увидим, не всегда. Количество элементов в периодах системы изменяется следующим образом: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32 — всего семь периодов. А ведь этих периодов в системе «должно» было бы насчитываться всего пять, и в каждом из них количество элементов «должно» было закономерно увеличиваться: 2, 8, 18, 32, 50. Слово «закономерно» здесь употреблено не случайно, потому что именно такой последовательности отвечал бы простой путь заполнения атомных орбит электронами.
Причины расхождения истинного положения дел с требованиями «простой» теории известны достаточно хорошо. И обусловлено это расхождение неуживчивостью электронов.
Располагаясь на определенной орбите, электрон как бы занимает место в уготованной для него комнате. Но, увы, природа не может предоставить электрону отдельную комнату. В соответствии с законами микромира в каждой комнате-орбите должны проживать несколько жильцов-электронов: в первой комнате 2 обитателя, во второй — 8, в третьей — 18, и так далее, в соответствии с тем перечнем, который был приведен для «простой» таблицы. Да, именно так электроны и размещались бы. Но дело в том, что в этом электронном общежитии приход каждого нового пришельца вызывает явное неудовольствие «старичков», да и «новичок», в общем, не расточает доброжелательность к старым обитателям. Скверный характер обитателей электронных орбит объясняется их одноименным зарядом. Итак, в плохом моральном климате на электронных оболочках следует винить закон старика Кулона!
Когда электронов в атоме немного (у элементов, располагающихся в начале периодической системы), они как-то «притираются» друг к другу, и расположение электронов на орбитах, а следовательно, и количество элементов в первых периодах совпадает с требованиями «простой» теории. Но вот когда число электронов становится уже достаточно заметным, то…
Вот хотя бы, к примеру, третий период периодической системы. «Простая» теория определила: в этом периоде может быть 18 элементов, то есть на «третью комнату» — орбиту электронного общежития оптимистически настроенная «простая» теория выдает 18 ордеров. И вот происходит вселение обитателей третьего электронного слоя.
Первым поселяется в этой комнате электрон натрия; вспомните: на внешнем электронном слое у натрия помещается всего 1-й электрон. Далее к нему подселяется электрон магния. Затем в компанию принимается 3-й электрон, электрон алюминия. И так далее, и тому подобное: 7-й электрон приходит вместе с хлором, 8-й — с аргоном, 9-й… А вот 9-го-то и нет, потому что третий период состоит, как мы помним, из восьми элементов и завершается аргоном. Но позвольте, ведь «простая» теория определила, что в комнате № 3 должно проживать 18 обитателей. Теория определила, а жильцы с этим не посчитались. Девятого пришельца восемь «старичков» в свою комнату попросту не пустили, и он, горемыка, желая того или не желая, вынужден был устроиться в следующей комнате, № 4, то есть начинает заполняться 4-й электронный слой. И следующий за аргоном элемент снова имеет на внешнем электронном слое лишь один электрон, то есть по своим химическим свойствам следующий за аргоном элемент должен походить на 1-й элемент третьего периода — натрий. Так и есть, четвертый период менделеевской системы открывается элементом калием, который, как известно, представляет собой полный аналог натрия.
Вот, оказывается, почему заполнение электронных оболочек в природе происходит не так, как хотелось бы «простой» теории, а гораздо замысловатее. Все дело в том, что электроны враждуют друг с другом! Довольно поучительная притча к старому тезису о худом мире и доброй ссоре.
Я, конечно, сознаю, что пояснение причин отступлений от требований «простой» теории введено с предельной примитивностью; я решился привести его лишь в надежде, что оно не попадется на глаза какому-нибудь специалисту в области квантовой химии. В противном случае может возникнуть ситуация, когда неприязненные отношения могут установиться не только между электронами…
