Галлий - триумф великого закона - статья

С.И. Венецкий

Когда в марте 1869 года Д.И. Менделеев поведал миру о том, что им открыт повторяющийся закон, которому обязательно подчиняются все хим элементы, кое-кто из ученых повстречал это сообщение в штыки. Даже общепризнанный корифей науки, каким по праву числился один из создателей спектрального анализа германский химик Роберт Галлий - триумф великого закона - статья Бунзен, поторопился язвительно увидеть: "Такового рода обобщений можно составить сколько угодно из цифровых данных, помещенных в биржевом листке".

Потом Бунзен не раз, видимо, жалел о собственном скором суждении, но в то время Менделееву еще предстояло обосновать свою правоту, и ученый с триумфом смог это сделать. Величие повторяющегося закона заключалось в Галлий - триумф великого закона - статья том, что он не только лишь обобщал уже известные науке сведения о хим элементах и устанавливал для их серьезный порядок, да и служил типичным компасом для многомилионной армии экспериментаторов, пытавшихся найти в безбрежном море химии неведомые острова - новые элементы, новые кирпичи мироздания. Гений Менделеева смог предугадать открытие более чем 10-ка Галлий - триумф великого закона - статья частей.

Первой ласточкой, принесшей известие о правоте величавого химика, предначертано было стать галлию.

В конце 1870 года, выступая на заседании Российского физико-химического общества, Д.И. Менделеев произнес, а именно, что в 5-ом ряду третьей группы должен находиться еще пока не открытый, но непременно имеющийся в природе элемент. При всем этом Галлий - триумф великого закона - статья Менделеев очень тщательно обрисовал характеристики "эка-алюминия" (так ученый условно именовал этот элемент, так как в таблице ему отводилось место под алюминием) и даже высказал уверенность, "что он будет открыт спектральным исследованием". (Драматичность судьбы: мог ли Бунзен представить, что разработанный им спектральный анализ сыграет с ним Галлий - триумф великого закона - статья горькую шуточку - неоспоримо обоснует неточность его скоропалительной оценки повторяющегося закона?)

Ожидать пришлось сравнимо недолго. В 1875 году французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран, исследуя спектроскопическим методом цинковую обманку - отлично узнаваемый минерал, привезенный из местечка Пьерфитт в Пиренеях, нашел фиолетовую незнакомку - новейшую спектральную линию, свидетельствовавшую о том, что в минерале находится Галлий - триумф великого закона - статья неведомый хим элемент.

Но узреть новейшую линию - это только полдела, сейчас предстояло выделить из минерала виновника ее возникновения в диапазоне. Задачка была не из легких, потому что содержание искомого элемента в цинковой обманке оказалось очень малозначительным. Все таки химику сопутствовал фуррор: после бессчетных опытов ему удалось получить крупицу нового Галлий - триумф великого закона - статья металла - всего 0,1 грамма.

Итак, трудности сзади, а на повестке денька стоял уже последующий вопрос: пользуясь знатным правом первооткрывателя, Лекок де Буабодран был должен дать "новорожденному" имя. В честь собственной родины ученый решил именовать его "галлием" (Галлия - латинское заглавие Франции). Правда, злые языки скоро стали молвить, что в этом слове химик Галлий - триумф великого закона - статья хитро зашифровал намек на свою фамилию: ведь "галлус" - по-латыни "петушок", по-французски же петух-"ле кок", ну, а отсюда до Лекока де Буабодрана, как говорится, рукою подать.

Скоро сообщение об открытии галлия было размещено в докладе французской Академии. Когда Д.И. Менделеев ознакомился с ним, он сходу Галлий - триумф великого закона - статья сообразил, что идет речь о том самом эка-алюминии, которому уже было уготовано место в его таблице частей. В письме, адресованном французской Академии, Менделеев докладывал: "...метод открытия и выделения, также немногие описанные характеристики принуждают полагать, что металл - не что другое, как эка-алюминии". По правде, характеристики теоретического эка-алюминия Галлий - триумф великого закона - статья и реального галлия умопомрачительно совпадали. Расхождение оказалось только в плотности: по воззрению Менделеева, она должна была составлять около 6 г/см3, а Лекок де Буабодран указывал другое значение - 4,7. Так кто же прав? Тот, кто никогда даже не лицезрел этот металл, либо тот, кто не только лишь держал его в руках Галлий - триумф великого закона - статья, да и проводил с ним разные исследования? Не в первый раз в истории науки теория сталкивалась с практикой, идея спорила с тестом.

Чтоб обосновать точность собственных начальных данных, Лекок де Буабодран опять выделил частицы галлия, кропотливо очистил их и подверг скрупулезному исследованию. И что все-таки выяснилось? Плотность галлия вправду была Галлий - триумф великого закона - статья близка к 6. Французский химик на публике признал правоту собственного российского коллеги.

"Не надо, я думаю, указывать на исключительное значение, которое имеет плотность нового элемента для доказательства теоретических выводов Менделеева", - писал тогда первооткрыватель галлия.

Судьбы многих металлов достаточно сходны. Но ведь и посреди сотки знакомых вы не Галлий - триумф великого закона - статья отыщите 2-ух людей, чьи актуальные пути вполне бы совпадали, не правда ли? То же самое можно сказать и о металлах. Даже у таких близнецов, как, к примеру, цирконий и гафний либо тантал и ниобий, биографии оказались совсем различными.

Но исходная пора в жизни большинства металлов протекала идиентично скучновато: они терпеливо ожидали того Галлий - триумф великого закона - статья часа, когда для их найдется, в конце концов, хоть какая-нибудь работа. Неким элементам подфартило, и спустя пару лет после открытия они уже вели бурную деятельность; для других период ожидания затянулся навечно. Одним из лузеров оказался галлий.

Прошло более полвека после того, как Лекок де Буабодран Галлий - триумф великого закона - статья известил коллег, что нашел новый металл, но промышленный мир не направлял на него ни мельчайшего внимания. В 1929 году вышел 14-й том Большой Русской Энциклопедии (1-е издание), в каком "использованию" галлия отведено всего четыре слова: "В технике не применяется". И точка.

Чем все-таки разъяснялась такая дискриминация? Неуж-то металл, сыгравший настолько Галлий - триумф великого закона - статья блистательную роль в утверждении повторяющегося закона, оказался больше ни на что не применимым? Неуж-то его миссия заключается исключительно в том, чтоб никчемно заполнять 31-ю клеточку таблицы частей? Неуж-то он не обладает ни одним свойством, способным заинтриговать конструкторов, изобретателей, ученых?

Нет, дело здесь не в свойствах галлия Галлий - триумф великого закона - статья, которые, кстати сказать, очень любопытны и оригинальны (вы в этом скоро удостоверьтесь). Так, может быть, в природе очень не достаточно этого элемента и отсюда все его неудачи? Да и на природу сетовать грех: галлия в земной коре содержится в 10-ки раз больше, чем, к примеру, тантала либо вольфрама, в Галлий - триумф великого закона - статья сотки раз больше, чем ртути либо серебра.

Все дело в том, что, подобно неким другим так именуемым рассеянным элементам, галлий "не позаботился" о разработке собственных месторождений. Более того, он фактически не имеет "индивидуальных" минералов. Только сравнимо не так давно в юго-восточной части Африки был найден 1-ый галлиевый минерал Галлий - триумф великого закона - статья, который и получил заглавие галлит. В нем содержится практически 37% галлия. Обычно же этот элемент в чуть приметных количествах (сотые толики процента) пристраивается как бедный родственник приемущественно к алюминию, пореже - к железу, цинку, меди и другим металлам. Как выяснилось, сравнимо богата галлием зола каменных углей. Английские ученые подсчитали, что любая Галлий - триумф великого закона - статья тонна угля, добытого на Английских островах, содержит в среднем 5 граммов галлия. Всего-то? Но даже такая, казалось бы, жалкая концентрация этого элемента считается полностью достаточной для его промышленного извлечения. (Все на свете относительно: металлическую руду, на тонну которой приходится 300-400 кг железа, принято именовать бедной.) Зато и масштабы производства Галлий - триумф великого закона - статья галлия, прямо скажем, невелики.

1-ые 50 кг этого металла получили в Германии в 1932 году. Спустя приблизительно четверть века создание галлия возросло только до 350 кг. И хотя сейчас счет идет на тонны, даже таковой редкий металл, как рений, которого в земной коре содержится в 10-ки тыщ раз меньше, чем галлия, по объему производства Галлий - триумф великого закона - статья оставил его далековато сзади.

Основным источником получения галлия служат... отходы дюралевого производства. Но не спешите делать вывод, что галлий - дешевенький металл. Хоть на сырье и не приходится тратиться, сам процесс извлечения галлия так сложен (чего стоит, к примеру, хотя бы отделение его от алюминия!), что он оказывается Галлий - триумф великого закона - статья одним из самых дорогих металлов на мировом рынке. Посреди 50-х годов 1 килограмм галлия стоил 3000 баксов - практически втрое дороже золота! Помыслить только: маленький слиточек металла, полностью умещающийся на ладошки, - и такая внушительная сумма!..

Вобщем, как раз на ладони-то мы бы не рекомендовали держать галлий, и совсем не поэтому, что ладонь - не Галлий - триумф великого закона - статья очень надежное хранилище для ценнейшего металла. Есть другая причина: тепла тела человека довольно, чтоб этот серебристый мягенький (его можно резать ножиком) металл перевоплотился в жидкость. Температура плавления его необыкновенно мала - всего 29,8°С. Тут он уступает только игривой ртути, которую способен утихомирить только сорокаградусный мороз, и немножко - цезию, плавящемуся Галлий - триумф великого закона - статья при 28,5°С. Галлий не стоит брать в руки к тому же поэтому, что он достаточно токсичен (токсичнее ртути) - и общение с ним может привести к не очень приятным последствиям.

Благодаря низкой температуре плавления галлий - основной компонент многих легкоплавких сплавов. Сотворен, к примеру, сплав галлия (67%) с индием (20,5%) и оловом (12,5%.), который даже Галлий - триумф великого закона - статья при комнатной температуре не может остаться жестким: он плавится при 10,6 °С. Такие сплавы обширно употребляют в технике, а именно в устройствах пожарной сигнализации. Стоит воздуху в помещении немного нагреться, как столбик галлиевого сплава, встроенный в реле, начинает таять - водянистый металл замыкает электронные контакты и звуковой либо световой Галлий - триумф великого закона - статья сигнал возвещает об угрозы. Таковой прибор надежнее хоть какого вахтера.

Легкоплавкие галлиевые сплавы (как и сам галлий) владеют к тому же способностью отлично смачивать твердые материалы, по этому их удачно используют заместо ртути для сотворения водянистых затворов в вакуумной аппаратуре. Галлиевые затворы надежнее сохраняют вакуум, чем ртутные.

Сплавы галлия с индием и Галлий - триумф великого закона - статья оловом служат в качестве смазок и прокладок при соединении деталей из кварца, стекла и керамики, для склеивания этих материалов под давлением. Галлийиндиевый сплав, нанесенный на поверхность подшипников, приметно продлевает срок их службы. Мы уже гласили, что галлий очень токсичен, но в компании с никелем и кобальтом он Галлий - триумф великого закона - статья не проявляет собственный ядовитый нрав; из сплава этих частей одонтологи изготовляют пломбы высочайшего свойства.

В медицине обширно используют лампы уф-излучения, катоды которых ранее обычно делали из ртути. Сплав алюминия с галлием лучше ртути совладевает с этой работой: излучаемый лампами свет богаче лечебными лучами.

Большая часть металлов плавится Галлий - триумф великого закона - статья и застывает при одной и той же температуре.

Уникальное свойство галлия - его "умение" долгое время (многие месяцы!) не затвердевать в переохлажденном состоянии. Так, если капельку его вылить на лед, галлий еще длительно будет оставаться в расплавленном виде. Зато, когда он все таки затвердеет, объем металла приметно вырастет, потому нельзя заполнять Галлий - триумф великого закона - статья водянистым галлием железные либо глиняние сосуды - они разорвутся при затвердевании металла. Обычно его хранят или в маленьких желатиновых капсулах, или в резиновых баллончиках. Эту соответствующую черту галлия (все остальные металлы, не считая сурьмы и висмута, как понятно, при переходе из водянистого состояния в жесткое "худеют") предложено использовать в установках для получения Галлий - триумф великого закона - статья сверхвысоких давлений.

Главное же достоинство галлия в том, что он остается водянистым в большущем интервале температур, существенно большем, чем у хоть какого другого легкоплавкого металла. Расплавленный галлий начинает кипеть только после того, как температура достигнет 2230 °С. Эта самая воистину умопомрачительная способность галлия предназначила его важное амплуа в Галлий - триумф великого закона - статья технике - изготовка высокотемпературных термометров и манометров. Галлиевые указатели температуры позволяют определять такую высшую температуру (более 1000 °С), при которой ртутным указателям температуры, как говорится, нечего делать: ведь ртуть закипает уже при 357 °С.

Легкоплавкость в купе с широким интервалом существования расплава делают галлий возможным теплоносителем для ядерных реакторов. Но водянистый галлий ведет Галлий - триумф великого закона - статья себя очевидно не по-товарищески по отношению к тем конструкционным материалам, которые могли бы окружать его в реакторе: при завышенных температурах он растворяет и тем разрушает большая часть металлов и сплавов. Злость мешает галлию занять ответственный пост теплоносителя (в этой роли на данный момент обычно выступают натрий Галлий - триумф великого закона - статья и калий). Но, может быть, ученым получится отыскать на него управу: так, уже установлено, что тантал и вольфрам просто переносят контакт с галлием даже при 1000 °С. Интересно, что маленькие (до 5%) добавки "едкого" галлия к магнию увеличивают его противокоррозионные характеристики, а заодно и крепкость.

Увлекательна еще одна особенность галлия: величина Галлий - триумф великого закона - статья электронного сопротивления его кристаллов очень находится в зависимости от того, повдоль какой их оси (т. е. в продольном либо поперечном направлении) проходит ток; отношение максимума сопротивления к минимуму равно 7 - больше, чем у хоть какого другого металла. То же самое можно сказать и о коэффициенте термического расширения, который меняется зависимо от направления Галлий - триумф великого закона - статья тока практически в три раза.

Незаурядные возможности галлия отлично отражать световые лучи позволили ему не без фуррора испытать свои силы в производстве зеркал, при этом галлиевые зеркала не тускнеют даже при завышенных температурах. Окись этого металла нужна для получения особых стекол, владеющих огромным коэффициентом преломления, отлично пропускающих инфракрасные лучи.

Сверхчистый Галлий - триумф великого закона - статья галлий (более 99,999%) используют как легирующую присадку к германию и кремнию для увеличения их полупроводниковых параметров. А не так издавна галлий обосновал, что он и сам тут "не лыком шит": у неких его соединений - с сурьмой, фосфором и в особенности с мышьяком - обнаружились очевидные полупроводниковые наклонности.

В Галлий - триумф великого закона - статья особенности ярко они проявились при разработке так именуемых гетерпереходов, обеспечивающих высочайшие рабочие свойства полупроводниковых устройств.

Гетерпереход - это содружество 2-ух разных по хим составу полупроводников, которые сращены в монокристалле. На теоретическом уровне ученые уже издавна смогли обосновать, что такое совместное "проживание под одной крышей" сулит полупроводниковой технике достойные внимания перспективы. Но Галлий - триумф великого закона - статья подобрать подходящую пару оказалось архитрудной задачей. Исследователи перепробовали 10-ки разных сочетаний, но они все были далеки от эталона, а нередко вещества откровенно показывали свою несопоставимость.

Ученым пришла в голову идея испытать в качестве партнеров арсенид галлия и арсенид алюминия: их кристаллические решетки похожи, как две капли воды, а Галлий - триумф великого закона - статья это не могло не обнадеживать. Но внезапно на пути вырос новый барьер - арсенид алюминия был так неустойчив, что во увлажненной атмосфере распадался практически на очах.

Неуж-то опять беда? Выручил положение галлий. Атомы его, введенные в арсенид алюминия, присваивали тому подходящую устойчивость. Неувязка была решена - техника обогатилась обилием новых совершенных устройств Галлий - триумф великого закона - статья. Коллективу ученых, создавших чудо-кристаллы, в 1972 году была присуждена Ленинская премия.

Сфера деятельности хим соединений галлия повсевременно расширяется. Их можно повстречать сейчас, в вычислительных устройствах и радарных установках, термоэлементах для солнечных батарей и полупроводниковых устройствах ракетной техники. Они участвуют в изготовлении лазеров, разработке люминесцентных (светящихся) веществ, оказывают сильное Галлий - триумф великого закона - статья каталическое воздействие на многие принципиальные процессы органической химии.

Еще не так давно "гиперболоид инженера Гарина" (а поточнее, писателя Алексея Толстого) казался несбыточной фантазией, а сейчас современные "гиперболоиды" - лазеры - крепко вошли в жизнь. Одним из первых лазерных материалов стал арсенид галлия. По забугорным данным, лазеры на арсениде галлия - обыкновенные, действенные, малогабаритные - предполагалось Галлий - триумф великого закона - статья использовать в галлактической технике, а именно для связи меж астронавтом, вышедшим в открытое место, и галлактическим кораблем либо меж 2-мя станциями, находящимися на околоземных орбитах. Намечалось также применить таковой лазер для ориентации корабля при посадке на Луну.

Галлактическая невесомость делает неподражаемые условия для проведения разных технологических Галлий - триумф великого закона - статья операций. Достойные внимания опыты по выращиванию полупроводникового кристалла арсенида галлия проведены на американской галлактической станции "Скайлэб". Если в земных критериях не удается вырастить кристаллы этого вещества размером более 2-3 мм, то в невесомости получен хороший кристалл-великан длиной около 25 мм. Подобные опыты в космосе удачно прошли и на борту русской Галлий - триумф великого закона - статья научно-исследовательской станции "Салют-6".

Не считая того, наши астронавты провели на установке "Сплав" опыты по получению слитка, состоящего из молибдена и галлия. Дело в том, что молибден практически в два раза тяжелее галлия и в обыденных критериях эти металлы не могут умеренно перемешиваться: при застывании слитка верхние его слои Галлий - триумф великого закона - статья оказываются обеспеченными галлием, а нижние - молибденом. В космосе же царствует невесомость, и перед ее законами молибден и галлий равны, потому слиток выходит равномерным по составу.

Полностью возможно, что конкретно галлий поможет ученым ответить на вопрос, почему... светит Солнце. Да-да, не удивляйтесь: ведь до сего времени наука располагает только Галлий - триумф великого закона - статья догадками о природе колоссальной энергии, млрд лет беспрерывно излучаемой Солнцем. Одна из часто встречающихся и знатных гипотез утверждает, что в недрах небесного светила повсевременно идут процессы термоядерного синтеза. Но как это обосновать?

Самыми убедительными, хотя и косвенными уликами могли бы стать нейтрино - частички, которые образуются при термоядерных реакциях. Но вот неудача Галлий - триумф великого закона - статья: приобщить к делу эти улики необыкновенно тяжело.

Даже сам Вольфганг Паули - швейцарский физик, еще в 1933 году на теоретическом уровне предсказавший существование нейтрино, считал, что никто не сумеет экспериментально подтвердить наличие этих частиц, потому что они не имеют ни массы, ни электронного заряда. В то же время нейтрино владеют Галлий - триумф великого закона - статья определенной энергией и большой проникающей способностью. Высвобождаясь в ядре Солнца, они беспрепятственно проходят через толщу солнечного вещества и колоссальным потоком низвергаются на Землю (как, очевидно, и на другие небесные тела). Ученые считают, что на каждый квадратный сантиметр поверхности нашей планетки раз в секунду обрушивается выше 60 млрд нейтрино.

Но зарегистрировать их Галлий - триумф великого закона - статья очень трудно: через хоть какое вещество они проходят, как будто через пустоту. И все таки физики отыскали некие материалы, в каких нейтрино оставляют следы. Так, ядро атома хлора с атомной массой 37, поглощая нейтрино, испускает электрон и преобразуется в атом аргона с той же атомной массой. Эта реакция Галлий - триумф великого закона - статья отлично протекает только с ролью нейтрино, владеющих большой энергией. Но толика таких частиц в нейтринном солнечном потоке очень мала (наименее одной десятитысячной). Вот почему для тестов, связанных с поисками "неуловимых", необходимы воистину стерильные условия.

Попытка сделать такие условия была предпринята в США. Чтоб по способности убрать воздействие других галлактических частиц, большенную Галлий - триумф великого закона - статья цистерну с перхлорэтиленом (эту жидкость обычно используют при химчистке) физики спрятали под землю на глубину около полутора км, воспользовавшись для этого заброшенным золотым рудником в штате Южная Дакота. Согласно теоретическим расчетам, каждые двое суток в цистерне три атома хлора-37 должны были преобразовываться в атомы аргона-37, при этом числилось Галлий - триумф великого закона - статья, что два таких перевоплощения произойдут "по вине" нейтрино, а третье-под действием других излучений, ухитряющихся просочиться даже через полуторакилометровую толщу земли. Как досадно бы это не звучало, найти удавалось только один из 3-х атомов аргона-37, а это вероятнее всего означало, что посланники Солнца здесь ни при чем.

Так что все-таки Галлий - триумф великого закона - статья: нейтрино не поступают на Землю и, как следует догадка о термоядерном происхождении солнечной энергии неверна? Русские физики считают, что обозначенные опыты еще не дают основания отрешаться от сложившихся представлений о Солнце как о огромном термоядерном реакторе.

Видимо, подобные опыты требуют еще большей точности. Не считая того, теория гласит Галлий - триумф великого закона - статья о том, что Солнце отправляет на Землю огромные потоки нейтрино с относительно низкой энергией, для фиксации которых хлор-аргоновый способ просто непригоден. Вот здесь на помощь и должен придти герой нашего повествования - галлий.

Оказалось, что он может служить хорошей мишенью (либо, как молвят физики, сенсором) для нейтрино с малой Галлий - триумф великого закона - статья энергией: ядра изотопа галлия-71 охотно поглощают эти частички и преобразуются в ядра германия-71. Определив число образовавшихся в мишени атомов германия-71, ученые сумеют измерить поток солнечных нейтрино. Пока это только теория, но в нашей стране уже сотворена галлий-германиевая установка, а в горах Северного Кавказа (в Баксанском ущелье Галлий - триумф великого закона - статья) пробита глубочайшая штольня для нейтринной обсерватории.

И хотя для работы установки будет нужно не одна тонна галлия, в процессе тестов этот достаточно дорогой металл фактически остается целым и невредимым. Пройдет пару лет, и галлий, может быть, прольет свет на одну из важных заморочек современной астрофизики.



galileo-galilej-referat.html
galina-chugunova.html
galina-nemceva-zakonoproekt-o-socialnom-patronate-sirovat-o-pozicii-cerkvi-po-reformam-semejnogo-prava-i-problemam.html