Матвей Бронштейн - Солнечное вещество
Рамзай взял 15 литров аргона, запер их в стеклянный баллон, а баллон погрузил в полученный от Хзмпсона жидкий воздух. Аргон сильно охладился и тоже стал жидким (рис. 12).
Тогда Рамзай принялся медленно выпаривать его. Первые пузырьки пара он перевел в спектроскопическую трубочку и пропустил через нее ток.
Газ в трубочке загорелся оранжево-красным огнем.
Когда Рамзай стал смотреть в спектроскоп, он увидел множество ярких оранжевых линий. Эти линии лежали в спектре на тех местах, где не горят линии ни одного из веществ, известных химикам раньше. Значит, Рамзаю опять удалось найти какой-то, до той поры неведомый газ.
Рамзай сразу же придумал для нового газа имя. Он решил назвать его неоном. Неон — по-гречески значит «новый».
Но в спектре были не только незнакомые линии нового газа неона. Рядом с ними горела и желтая линия. Она была тусклой, но все же Рамзай ее заметил. Он точно измерил ее положение в спектре.
Сомнений у него больше не оставалось. Это была желтая линия D3, спектральная линия гелия.
Значит, все-таки Рамзай оказался прав. Гелий — таинственный солнечный газ — и в самом деле содержится в воздухе. Вместе с воздухом он окружает нас со всех сторон и входит в наши легкие.
Через несколько лет Рамзаю как-то пришлось читать публичную лекцию. Излагая историю своего открытия, он сказал:
— Поиски гелия напоминают мне поиски очков, которые старый профессор ищет на ковре, на столе, под газетами и находит наконец у себя на носу. Гелий очень долго искали. А он был в воздухе!
КОМПАНИЯ ЛЕНТЯЕВ
Целых три года изучал Рамзай новооткрытые газы. Помощник Рамзая, Трэверс, построил машину, способную производить еще
больший холод, чем машина Хэмпсона. Хэмпсон добился мороза в —192° С, а в машине, построенной Траверсом, стоял двухсотпятидесятитрехградусный мороз. У Хэмпсона в жидкость превращался воздух, а у Трэверса не только воздух, но и водород. Аргон у Хэмпсона был жидким как вода, а у Трэверса он замерзал и становился твердым как лед.
Рамзай и Трэверс стали выпаривать твердый аргон и собирать первые порции пара отдельно от последующих.
Первым всегда уходил гелий. А когда мороз делался слабее, начинал улетучиваться и неон. За ним испарялись аргон и криптон. А в самых последних пузырьках пара Рамзай и Трэверс отыскали еще один неизвестный газ. Его они назвали ксеноном. По-гречески это значит «чуждый».
Каждый новый газ они очищали и взвешивали на точных весах.
Наконец работа была закончена.
Когда-то, до Рэлея и Рамзая, ученые были уверены, что воздух состоит только из кислорода и азота. Потом был открыт аргон. А Рамзай и Трэверс доказали, что к каждому литру воздуха подмешано, кроме аргона, 18 кубических миллиметров неона, 5 кубических миллиметров гелия, 1 кубический миллиметр криптона, одна десятая кубического миллиметра ксенона.
Добыв из воздуха эти газы, Рамзай принялся проделывать с ними всевозможные опыты.
Он хотел узнать, вступают ли они в какие-нибудь химические соединения.
Оказалось, что не вступают. Не только аргон и гелий, но и неон, криптон и ксенон не захотели соединяться ни с одним веществом.
Гелий, аргон, неон, криптон, ксенон — все они оказались инертными — ленивыми газами. Целая компания лентяев! И всех их Рамзай выделил из воздуха, очистил и изучил. Он изучил их спектры, измерил их плотности, температуры замерзания и кипения[11].
Первое время эти ленивые газы были большой редкостью в лабораториях. Очень немногие химики могли похвастаться тем, что держали в руках хотя бы крохотный пузырек неона или гелия. А криптон и ксенон еще и в наше время редко можно найти в химической лаборатории, несмотря на то что после их открытия прошло уже немало лет. И это понятно: на литр воздуха приходится криптона всего только 1 кубический миллиметр, а ксенона еще того меньше. И добыть их из воздуха очень трудно.
Только аргон и неон давно перестали быть редкостью. Их добывают из воздуха на химических заводах. В Москве на заводе «Сжатый газ» есть машина, выпускающая 2 1/2 тысячи литров аргона в час.
Скоро станут добывать на заводах и криптон и ксенон. В 1934 году Парижская академия наук напечатала статью французского химика Клода. Клод пишет, что его ассистент Гомонэ построил машину для добывания криптона и ксенона. В свою машину он наливает жидкий воздух. Сквозь этот жидкий воздух насосы гонят струю обыкновенного — газообразного — воздуха. Из этой струи капельками выпадают криптон и ксенон и оседают в жидком воздухе. Чем дольше работает машина, тем богаче криптоном и ксеноном становится жидкость. Машина Гомонэ извлекает из воздуха пол-литра криптона в час. Это не очень много. Но Клод и Гомонэ уже начали строить машину, которая будет добывать каждый час 100 литров криптона и 10 литров ксенона[12].
А для чего нужны эти ленивые газы? Стоит ли их добывать?
Стоит. Они нужны электротехникам. Электротехники наполняют ими электрические лампочки. Лампочка накаливания, наполненная аргоном или неоном, горит ярче обыкновенной, дольше служит и расходует меньше энергии. А если ее наполнить криптоном или ксеноном, то она будет еще ярче, еще долговечней. Обыкновенная лампочка, рассчитанная на 110 вольт, мгновенно перегорает, если пустить в нее ток с напряжением 200 вольт. А лампочка, наполненная криптоном, выдерживает такую перегрузку много часов и не портится.
Всем, кто бывал в большом городе, случалось видеть электрическую рекламу. В окнах больших магазинов, на вывесках кинематографов горят узоры и надписи, составленные из стеклянных светящихся трубок.
Знаете ли вы, что светится в этих трубках? Трубка, горящая синим светом, наполнена разреженным аргоном; трубка, дающая красновато-оранжевый свет, — неоном.
Это те самые газы, которые добыл из воздуха профессор Рамзай. Светятся они потому, что через них проходит электрический ток.
Вглядитесь в трубку, наполненную неоном, когда она светится. Многие говорят, что этот свет неприятен, что он режет глаза. Но у него есть чудесное свойство: он далеко виден даже в тумане.
В лондонском предместье Кройдон стоит маяк для самолетов и дирижаблей. Это железная башня, на которой укреплены шестнадцать стеклянных трубок. Каждая трубка длиной в 6 метров. Все они наполнены неоном.
В туманные ночи, когда не видно ни луны,
ни звезд, ярко светятся неоновые трубки, указывая дорогу воздушным кораблям.
ПОИСКИ ВО ВСЕХ НАПРАВЛЕНИЯХ
Солнечный газ гелий был найден трижды: сначала в солнечных выступах, потом в клевеите и наконец — вместе с другими ленивыми газами — в воздухе. Но ученые на этом не остановились.
Если ленивые газы растворены в воздухе, то почему бы им не быть растворенными также и в воде? Химики принялись искать ленивые газы и в дождевой воде, и в речной, и в морской, и в ключевой, и в водопроводной. И действительно они их там обнаружили, но в ничтожном количестве: вода содержит еще меньше ленивых газов, чем воздух. Одно только нашлось исключение — минеральная вода. В некоторых минеральных источниках было обнаружено довольно много гелия. Немецкий физик Кайзер нашел гелий в воде одного источника в горах Шварцвальда, Рамзай отыскал гелий в целебном источнике Котрэ в Пиренейских горах, а Рэлей — в водах, бьющих из-под земли в известном английском курорте Бат.
Нет такого вещества, в котором химики не искали бы гелия, аргона и других ленивых газов. Они исследовали и вулканическую лаву, и всевозможные руды, и падающие с неба метеориты. Одному химику даже пришла в голову мысль поискать эти газы в растениях
и животных. Он растолок горох и подверг исследованию его химический состав, чтобы узнать, нет ли в горохе гелия. Потом он захлороформировал двух мышей, а когда они умерли — высушил их тела в электрической печке, тоже растолок и занялся изучением порошка: нет ли в мышах гелия?
Но самый тщательный химический анализ не мог обнаружить в мышах ни гелия, ни аргона[13].
А вот во многих минералах действительно удалось найти гелий. Гелий давно уже был найден в клевеите — почему бы не поискать его и в других минералах? Рамзай и Трэверс принялись за работу. И вскоре гелий был найден в уранините, фергусоните, самарските, колумбите, монаците.
Но больше всего гелия оказалось в одном минерале, который добывают на острове Цейлон. Называется этот минерал торианит. Если килограмм торианита раскалить докрасна, то он отдаст около десяти литров гелия.
Много минералов изучил Рамзай, ища в них гелий. Из своих наблюдений он вывел странное правило: гелий всегда оказывается в тех минералах, которые содержат металлы уран и торий. Если в состав минерала входит металл уран или металл торий, то в кем наверняка можно рассчитывать найти и гелий. А если в минерале нет ни урана, ни тория, то из него не удастся выжать ни одного пузырька гелия.
