Юрий Фиалков - Как там у вас, на Бета-Лире?
Не будем высказывать сожаления по поводу того, что природа не пожелала в данном случае пойти простым путем. Полагаю, что природе виднее, как поступать. А все же интересно, как выглядела бы периодическая система элементов, если бы электроны заполняли свои орбиты, не испытывая при этом антагонизма друг к другу.
Как уже отмечалось, первые два периода такой «вырожденной»[9] периодической системы ничем не отличаются от обычной. Но вот уже третий период в этой необычной периодической системе насчитывает 18 элементов и, естественно, завершается не аргоном, а… никелем. Именно никель имеет на наружной электронной оболочке предельное число электронов и поэтому не способен к химическим реакциям. Конечно, не очень легко свыкнуться с мыслью, что никель может быть инертным… газом… нет, применить это слово не поворачивается язык… ну, скажем, инертным элементом. Но многие ли из научных положений становились сразу привычными?
Рассматривая «вырожденную» таблицу, мы столкнемся еще со многими неожиданностями. Некоторые из них будут довольно приятного свойства. Так, в этой системе не будет семейств лантаноидов и актиноидов, которые, согласитесь, все-таки немного нарушают гармонию менделеевской системы: в самом деле, что это такое — в одной клетке сразу 15 элементов! Зато окажется, что редкоземельный элемент диспрозий по своим свойствам будет весьма походить на серу, а прометий — на натрий, что, конечно, очень непривычно, но кто сказал, что такого быть не может?
Попробуем представить условия, при которых могут существовать такие необычные, «вырожденные» элементы. Что надо сделать, чтобы вернуть на свое законное место электрон, который негостеприимные соседи вытолкнули на высшую орбиту? Ну, скажем, повысим давление, и тогда обиженный электрон будет «вдавлен» на свое место. Каким же должно быть давление, чтобы восстановилась справедливость?
Расчет поначалу приводит к несколько обескураживающим результатам. Оказывается, для того чтобы могли существовать «вырожденные» элементы, необходимо создать давление где-то между 50 и 100 тысячами атмосфер. Конечно, с помощью довольно сложных устройств физики такое давление умеют создавать, но о том, чтобы встретиться с «вырожденными» химическими элементами где-нибудь в природе, говорить не приходится. Хотя все зависит от того, что понимать под словом «природа». Если ландшафты на поверхности земного шара, то, конечно, ни о каких давлениях, сколько-нибудь существенно отличающихся от одной атмосферы, речи быть не может. Но ведь и вершина Эвереста — природа, и глубокая шахта — природа. И то, что находится глубже самой глубокой шахты, — тоже природа. А расположены там глубинные слои земной коры, а еще ниже — мантия. Именно там царят такие давления.
Советский физико-химик А. Ф. Капустинский, который много занимался проблемой «вырожденной» периодической системы, предположил, что земной шар состоит из трех зон, в каждой из которых царят свои химические законы, своя периодическая система химических элементов.
Первый, наружный слой — это зона нормального химизма. Здесь все происходит в полном согласии с хорошо известными нам химическими законами, в абсолютном соответствии с периодической системой Менделеева. Простирается эта зона примерно на глубину 50 километров. Возможные же неожиданности начинаются ниже этой отметки. Именно здесь, по оценкам геологов, давление достигает нескольких десятков тысяч атмосфер. Вот тут и начинаются владения «вырожденной» периодической системы. Именно здесь калий возвращается в третий период, а медь переходит в щелочную веру.
Расчеты показывают, что законы «вырожденной» периодической системы должны простираться на глубину до 3000 километров. Мы видим, что большая часть массы земного шара живет не по правоверным законам менделеевской системы, а по пока что диковатым для нас, но, как видим, совершенно естественным для тех условий, при которых осуществляется ее юрисдикция, законам «вырожденной» периодической системы.
Нетрудно представить себе, что на глубине 3000 километров давление достигает таких величин, которые лучше всего характеризовать не именем числительным, а именем прилагательным — «чудовищный». При таких давлениях атомы и впрямь становятся чудными. Грозная сила срывает электроны со своих мест. Чем «чудовищнее» давление, тем больше электронов уходят из атома: вначале покидают атом электроны внешних слоев, затем более глубинных и, наконец, последний электрон уходит, увлекаемый давлением. Все. Здесь кончается химия, потому что химические свойства, как известно, определяются электронами. Вот почему эта зона была названа Капустинским «зоной нулевого химизма». Название выразительное, и прежде всего потому, что оно показывает: могут быть, оказывается, во Вселенной и такие условия, при которых всякая химия исключена.
Здесь царствует лишь одна физика. Мир, в общем, довольно скучный.
Вещество, атомы которого лишились электронов, переходит в металлическое состояние. При этом безразлично, принадлежали ли атомы металлам или неметаллам: давление всех уравнивает — и в свойствах и в правах. Электроны же собираются в своеобразный электронный газ; впрочем, для таких давлений правильнее говорить об электронной жидкости.
Читатель, помня, о чем рассказывалось в первой главе, вне всякого сомнения, отметит большое сходство геологических слоев нашей планеты с зонами Капустинского. Да, зона нормального химизма — это земная кора, зона «вырожденного» химизма — мантия, зона нулевого химизма — ядро. Смотрите, как элегантно химики подтверждают представления, к которым геологи пришли совсем «с другой стороны».
Представления о «вырожденной» периодической системе достаточно ясно показывают, что опасения насчет полного отсутствия неожиданностей в настоящих и грядущих путешествиях по космосу, мягко говоря, неосновательны. Скорее следует опасаться, что таких неожиданностей будет слишком много: если уж в пределах одной планеты может быть несколько периодических систем химических элементов, то легко представить себе, что на других планетах…
Ну вот, на этом можно и закончить рассказ о необычайной периодической системе. Но тут раздается радостный возглас читателя-рационализатора (должен же быть среди читателей и такой!):
«Есть идея! Можно добывать «вырожденные» химические элементы, просверлив скважины, достигающие земной мантии!!!»
Предложение, конечно, заманчивое. Достигнуть хотя бы верхней границы мантии — трепетная мечта геологов. И мечта эта когда-нибудь свершится. Когда именно? Нет уж, увольте от прогнозов! Ясно только, что произойдет это не в ближайшие два-три года. А вот что до того, чтобы качать из мантии «вырожденные» элементы, то тут придется, чувствуя себя до некоторой степени ретроградом, плеснуть на костер энтузиазма ведро здравого смысла.
Многие, наверное, видели фотографии глубоководных морских рыб, только что вытащенных на поверхность. Зрелище, в общем, не из очень радостных. Рыбешка, которая на глубине своих родных трех километров имеет размер с ладонь, тут раздувается в устрашающий шар размером с мяч для игры в мотобол. Очень выразительная иллюстрация давно известной истины, что путь наверх далеко не каждому идет впрок…
Атом «вырожденного» калия, вытащенный на поверхность планеты, будет чувствовать себя не лучше, чем бедняга бентозаурус, — «девятый лишний» электрон будет вытолкнут на четвертую орбиту… и «вырожденный» калий прекратит земное существование, превратившись в обычный, менделеевский.
Можно, конечно, придумать какой-нибудь контейнер, в котором «вырожденные» элементы, зачерпнутые из мантии, будут сохраняться под соответствующим давлением. Но много ли радости держать в руках такой сосуд, не имея возможности вскрыть его так, чтобы содержимое безвозвратно не погибло?!
«На зеркало пенять…»
Среди 143 теорий о природе 1908 году Тунгусского метеорита есть и такая: этот небесный пришелец упавший в малонаселенном районе Подкаменной Тунгуски, представлял собою очень небольшой кусочек антивещества…
Многие явления в природе симметричны. Это положение следует понимать отнюдь не только в том смысле, что левая половина вашего лица неотличима от правой. Симметрия — это и ограненный природой кристалл, и равенство мужских и женских особей в большинстве биологических видов, и точное соответствие количества положительных зарядов в каком-либо теле количеству отрицательных. В самом деле, пусть в результате растворения определенного количества поваренной соли в воде образовалось 417227849593 положительно заряженных иона натрия. Можете не трудиться, пересчитывая количество отрицательных ионов хлора: их будет точно 417227849593. Если бы их образовалось……….592 или……….594, это означало бы нарушение такого количества законов физики и химии, что нам пришлось бы переучивать эти науки полностью, начиная с седьмого класса. Но прежде и более всего пострадал бы один из важнейших принципов физики — принцип симметрии.
