Занимательная геохимия. Химия земли

К молодым кадрам призыв — вперед, за освоение недр нашей Родины!

Мир невидимого. Атом и химический элемент

Дайте руку, читатель. Я поведу вас в мир малых величин, которых в обыденной жизни мы не замечаем. Вот лаборатория уменьшений и увеличений. Зайдем в нее. Нас уже ждут: этот еще не старый человек в рабочем костюме, такой обыкновенный на вид, — знаменитый изобретатель. Послушаем его.

«Зайдемте в кабину, — она сделана из материала, проницаемого для лучей любой длины волны. Я поверну рычаг вправо, и мы начнем уменьшаться. Процесс уменьшения, не очень приятный, идет точно по секундомеру, за каждые четыре минуты мы уменьшаемся в тысячу раз. Мы остановимся через четыре минуты, выйдем из кабины и увидим окружающий мир таким, каким он виден в лучшие микроскопы. Затем вернемся в кабину и испытаем уменьшение еще в тысячу раз».

Итак, мы повернули рычаг…

Наш рост уменьшился, мы стали величиной с муравья… Мы иначе стали слышать, так как наше ухо перестало реагировать на воздушные волны… Лишь какие-то шумы, гудение, треск и шелесты доходят до нашего сознания. Но способность видеть осталась, так как в природе существуют рентгеновские лучи с длиной волны в тысячу раз меньшей, чем световые. Мы вышли из кабины уменьшенными в тысячу раз… Вид предметов изменился неожиданным образом: большинство тел стали очень прозрачными, и даже металлы превратились в ярко окрашенные, похожие на цветные стекла тела… Но зато стекло, смола, янтарь потемнели и стали походить на металлы.

Мы видим клетки растений, заполненные пульсирующим соком и зернами крахмала, и, при желании, можем просунуть руку в устьице листа; в капле крови плавают кровяные тельца величиной с копейку, бактерии туберкулеза имеют вид изогнутого гвоздя без шляпки… Бактерии холеры походят на мелкий боб с быстро двигающимся хвостиком… Но молекул не видно, и только беспрерывное дрожание стенок кабины да легкое покалывание лица воздухом, как будто навстречу нам дует ветер с пылью, напоминают нам о том, что близок предел делимости материи…

Мы снова вернулись в кабину и перевели рычаг еще на одно деление. Все потемнело, наша кабина задрожала, как при землетрясении.

Когда мы пришли в себя, кабина продолжала дрожать, и казалось, кругом нас бушует буря с градом: что-то непрерывно, как горох, сыпалось на нас; можно было подумать, что нас обстреливают из тысячи пулеметов…

Наш проводник неожиданно заговорил:

«Выйти нельзя. Мы уменьшились в миллион раз, и рост наш теперь измеряется тысячными долями миллиметра: он равен всего полутора микронам.

Толщина наших волос сейчас равна одной стомиллионной сантиметра; такая величина называется ангстрем и служит для измерения молекул и атомов. Поперечник молекул газов воздуха равен примерно ангстрему. Эти молекулы носятся с огромной скоростью и бомбардируют нашу кабину.

Еще при первом уменьшении мы заметили, что ветер бил нам в лицо как бы пылью: это было влияние отдельных молекул. Сейчас мы стали меньше, и их движение нам столь же опасно, как человеку, когда в него выстрелят песком.

Посмотрите сквозь окно — вы видите пылинку в микрон в поперечнике, то есть почти такую, как и мы сами. Как она пляшет во все стороны от неравномерных ударов вихря молекул! К сожалению, мы рассмотреть их не можем: они слишком быстро двигаются… Но пора возвращаться: ультракороткие волны, в лучах которых мы рассматривали молекулы, вредны для наших глаз».

С этими словами наш проводник повернул рычаг.

Наше путешествие закончилось, конечно, оно было только воображаемое. Но картина, которую мы нарисовали, близка к действительности[4].

Опыт показывает нам, что, как бы ни совершенствовались методы анализа, в результате анализа сложных тел мы приходим к ряду простых веществ, которые не могут быть химически разложены на еще более простые составные части.

Вот эти, далее не поддающиеся разделению, простые тела, из которых состоят все окружающие нас тела природы, мы называем химическими элементами.

Постоянно соприкасаясь с окружающими нас телами природы, живыми и мертвыми, твердыми, жидкими и газообразными, человек пришел к одному из важнейших своих обобщений: к понятию о веществе, о материи. Каковы свойства этой материи, каково ее строение? Этот вопрос, который должен поставить перед собой всякий изучающий природу.

И первый ответ, который дает нам непосредственное ощущение, — это видимая непрерывность вещества. Но это впечатление — обман наших чувств. Пользуясь микроскопом, мы часто открываем в веществе пористость, то есть наличие мелких пустот, не видимых невооруженным глазом.

Но и для таких веществ, в которых, казалось бы, принципиально не может быть пор, как вода, спирт и другие жидкости, а также для газов мы должны признать наличие промежутков между частицами вещества, иначе нам нельзя было бы понять, почему вещества могут сжиматься при давлении, почему они могут расширяться при нагревании.