Матвей Бронштейн - Солнечное вещество
Обзор книги Матвей Бронштейн - Солнечное вещество
О замечательных открытиях, которые были сделаны на пути к «солнечному веществу», о загадочных свойствах невидимых лучей рассказывает эта увлекательная книга. В ней содержится уникальный материал об изобретении радиотелеграфа, об истории обнаружения гелия, первого элемента, который, будучи компонентом земных минералов, был открыт не на Земле, а на... Солнце, и о многом другом.
М.П. Бронштейн
СОЛНЕЧНОЕ ВЕЩЕСТВО
Москва
ТЕРРА-КНИЖНЫЙ КЛУБ
2002
УДК 53
ББК 22.3г
Б88
Разработка оформления серии художника И. Марева
Суперобложка художника Р. Аюповой
Бронштейн М. П.
Б88 Солнечное вещество; Лучи икс; Изобретатели радиотелеграфа. — М.: ТЕРРА—Книжный клуб, 2002. — 224 с: ил. — (Мир вокруг нас).
ISBN 5-275-00531-8
УДК 53
ББК 22.3г
ISBN 5-275-00531-8
© ТЕРРА—Книжный клуб, 2002
СОЛНЕЧНОЕ ВЕЩЕСТВО
С ЧЕГО НАЧАЛОСЬ
Я расскажу о веществе, которое люди нашли сначала на Солнце, а потом уже у себя на Земле.
Астрономы изучают поверхность Солнца с тех пор, как у них есть телескоп. Они видят на Солнце темные пятна, огненные облака, извержения и взрывы. Но разве можно разглядеть в телескоп химический состав Солнца, исследовать, из каких веществ оно состоит? Для этого химикам пришлось бы побывать на Солнце, захватив с собой свои пробирки, колбы, реактивы и весы.
Какая же это экспедиция пролетела полтораста миллионов километров и открыла на Солнце новое вещество?
Такой экспедиции никогда не было. Не отрываясь от своей планеты, люди ухитрились узнать, из чего состоит Солнце. Узнали это они не очень давно — всего только лет семьдесят пять тому назад[1].
Рис. 1. Горелка Бунзена
И, как часто бывает в науке, для этого необычайного открытия понадобились самые скромные средства и орудия.
Эти орудия — маленькая, тусклая горелка Бунзена да еще самодельный спектроскоп, сооруженный из сигарной коробки, стеклянного клина и двух половинок распиленной подзорной трубы.
Началось все дело с горелки, а потом уже дошла очередь и до спектроскопа.
Горелку Бунзена вы и сейчас еще найдете в любой лаборатории. За десятки лет она нисколько не изменилась (рис. 1).
Простая металлическая трубка, стоящая на подставке. По резиновому шлангу в трубку течет снизу светильный газ, а чуть пониже середины в ней проделано отверстие для воздуха. Поднесите к верхнему концу трубки зажженную спичку, и газ загорится тусклым, бледным, почти бесцветным пламенем.
Днем этого пламени даже не заметишь. Горелка Бунзена горит гораздо тусклее самой плохонькой керосиновой коптилки. Но зато пламя у нее такое жаркое, какого никогда не бывает в нашей обыкновенной печке: две тысячи триста градусов.
ЦВЕТНЫЕ СИГНАЛЫ
Роберт Бунзен жил в прошлом веке. Много лет был он профессором химии в маленьком немецком городке Гейдельберге.
К середине 50-х годов он уже изобрел свою горелку и теперь изо дня в день старательно изучал, как ведут себя различные вещества в пламени высокой температуры.
Он погружал в пламя то металлы, то уголь, то соли, то известь и наблюдал, что происходит со всевозможными химическими соединениями в горячем пламени светильного газа.
Осенью 1858 года он заметил и записал в лабораторном дневнике, что многие вещества ярко окрашивают бесцветное пламя.
Впервые он обратил на это внимание во время опыта с поваренной солью.
Тонкими платиновыми щипчиками взял он маленький кристаллик соли и сунул в пламя горелки. Бесцветное пламя сразу перестало быть бесцветным. Как только попала в него поваренная соль, оно разгорелось ярче и пожелтело. А комнату наполнил удушливый запах хлора.
Роберт Бунзен
Этому запаху Бунзен не удивился. Ведь поваренная соль состоит из двух веществ: хлора и натрия. Вот она и распалась на свои составные части в жарком пламени горелки, и хлор растекся по комнате.
Но почему же пламя из бесцветного сделалось желтым? Что окрасило его в желтый цвет — газ хлор или металл натрий?
Чтобы узнать это, Бунзен решил повторить опыт, но только вместо поваренной соли взять вещества, в которых будет натрий, а хлора не будет, — например, соду, глауберову соль, бромистый натрий. Если пламя и при этих опытах окрасится в желтый цвет — значит, все дело в натрии.
Так и оказалось: и от соды, и от глауберовой соли пламя сразу пожелтело.
Тогда Бунзен проделал последний, решительный опыт: внес в пламя чистый натрий безо всяких примесей. Пламя и на этот раз стало ярко-желтым.
Значит, догадка верна: натрий действительно окрашивает бесцветное пламя газовой горелки в желтый цвет.
Удача этих опытов навела Бунзена на мысль: быть может, не только натрий, но и другие металлы способны окрасить бесцветное пламя горелки? Что если взять вещества, в которых натрия нет? Например, сильвин — соединение хлора с металлом калием?
Крохотный кристаллик сильвина был внесен в пламя газовой горелки. Пламя разгорелось так же ярко, как и от кристаллика поваренной соли, но окрасилось в другой цвет — не желтый, а фиолетовый.
И не один сильвин, а все вещества, в которых есть калий, дали тот же фиолетовый цвет: и селитра, и поташ, и едкое кали.
Вывод ясен: фиолетовый цвет пламени зависит от калия. Но Бунзен и тут не отказался от последней проверки: он внес в пламя чистый калий.
Все тот же фиолетовый цвет.
Значит, желтый цвет — признак натрия, а фиолетовый — калия.
Бунзен почувствовал, что опыты ведут его к какому-то важному открытию. Он стал испытывать металлы один за другим. Взял литий — и получил красное пламя, взял медь — и получил зеленое.
Опыты за опытами убеждали Бунзена в том, что он открыл новый способ химического анализа — такого анализа, для которого не нужна сложная химическая кухня, не нужны приборы, склянки, реактивы.
Теперь, когда химик захочет узнать, есть ли в каком-нибудь веществе калий, ему скажет об этом пламя газовой горелки, скажет не словами, а цветными сигналами.
Если пламя сделается фиолетовым, это значит: в веществе есть калий. А если оно сделается не фиолетовым, а желтым, это будет означать: калия нет, есть натрий.
Можно будет на глаз узнавать химический состав любого вещества. Надо только изучить язык газового пламени, разобраться в его цветных сигналах.
НЕУДАЧА
Бунзен раздобыл множество разных химических соединений и принялся их исследовать. Тоненькими платиновыми щипчиками захватывал он кусочек исследуемого вещества и вносил в пламя горелки. Если же вещество было не твердым, а жидким, то вместо щипчиков брал он платиновую проволочку толщиною с конский волос, изогнутую на конце в виде петельки (рис. 2). Каплю жидкости, повисшую на петельке, Бунзен осторожно вносил в пламя.
И каждый раз в лабораторном дневнике появлялась запись о том, каким цветом окрасилось пламя.
Рис. 2. Тонкая платиновая проволочка с петелькой на конце
Скоро в руках у Бунзена был длинный перечень веществ и тех цветов, по которым их можно определить. Настоящая сигнальная книга: натрий — желтый сигнал, калий — фиолетовый сигнал, медь — зеленый сигнал, стронций — красный сигнал. И так далее и так далее — на много страниц.
Сигнальная книга была готова, и вот тут-то Бунзен увидел, что пользоваться этими сигналами не так-то просто.
В перечне была, например, такая запись:
«Раствор солей натрия — желтый цвет.
Раствор солей натрия с небольшой примесью солей лития — тоже желтый цвет.
Раствор солей натрия с небольшой примесью солей калия — тоже желтый цвет».
Как же расшифровать эти сигналы? Как отличить чистый натрий от натрия с примесью калия и от натрия с примесью лития?
Бунзен зажег три газовые горелки. В пламя каждой горелки внес он по капле раствора поваренной соли. Но в одной капле поваренная соль была чистая (соединение натрия с хлором), в другой она была смешана с солями лития, в третьей — с солями калия.
Все три пламени были одного цвета: желтого. Никакой разницы между ними не было. Очевидно, натрий так сильно окрасил их в свой желтый цвет, что глазу не удалось уловить красный оттенок лития и фиолетовый оттенок калия.
Тогда Бунзен подумал: «А что если помочь глазу — вооружить его цветными стеклами или цветными жидкостями?»
Он налил в стаканчик немного раствора синей краски индиго и стал рассматривать все три пламени сквозь синюю жидкость. И тут он сразу заметил различие в цвете.
Синяя краска индиго поглотила желтые лучи натрия, и поэтому пламя, где была поваренная соль с примесью лития, казалось теперь малиново-красным. Пламя, куда был подмешан калий, тоже казалось красным, но другого оттенка — пурпурного. А пламя, в котором была поваренная соль без всякий примесей, как будто и вовсе исчезло.
