Как важно увидеть проблему

Как важно увидеть проблему15 науке нередко бывает так, что никто не видит особой проблемы в отсутствии объяснения какому-либо факту. Тем более если этот факт кажется незначительным — а с такими в своей работе сталкивается любой исследователь. Но иногда подобный «мелкий факт» превращается в открытие огромной важности.

В 1785 году английский химик и физик Генри Кавендиш (1731 — 1810) пропускал электрические искры через смесь азота и кислорода.

При этом оба газа реагировали друг с другом, образуя соединение — оксид азота, который в присутствии избытка кислорода и воды даёт азотную кислоту (те же процессы происходят и во время грозы, поскольку азот и кислород — основные составные части воздуха, а роль гигантской искры играет молния; этот процесс в атмосфере очень важен для обогащения почвы азотом, который необходим растениям). Кавендиш сумел таким способом превратить в кислоту почти весь азот.

Здесь ключевым является слово «почти», потому что в конечном счёте остался небольшой пузырёк газа (1/120 первоначального объёма), который с кислородом не реагировал.

Кавендиш не мог объяснить, почему так получается и что представляет собой этот газ. Прошло более 100 лет. В 1892 году английский физик Джон Уильям Стретт (1842-1919), в 1873 году унаследовавший от отца титул лорда Рэлея, уточнял физические константы газов. Он выделил как можно более чистый азот из воздуха и определил его плотность с очень высокой точностью.

У него получилось 1,2572 г/л при нормальных условиях. Он этим не удовлетворился и измерил также плотность азота, полученного чисто химически из нитрита аммония (это вещество легко выделяет азот уже при небольшом нагревании).

Результат был примерно тем же: 1 л этого азота весил 1,2505 г. Разница небольшая — всего полпроцента, что вполне удовлетворило бы и физиков, и химиков. Другой на месте Рэлея, возможно, просто взял бы среднее значение.

Но учёный так не поступил, потому что был уверен в своих измерениях: в последнем, четвёртом знаке после запятой возможна небольшая погрешность, но за третий знак он ручался. Как и Кавендиш, Рэлей не знал, почему его опыты дают такие результаты.

Он написал письмо редактору английского журнала «Природа» (Nature), в котором приглашал химиков дать разумное объяснение его опытам.

Это письмо с подробным описанием его экспериментов было опубликовано 24 сентября 1892 года. Оно привлекло внимание английского химика Уильяма Рамзая (1852-1916), который предложил Рэлею провести совместные исследования.

По итогам двухлетней работы они установили, что атмосферный азот немного тяжелее «химического», так как в нём содержится неизвестный ранее газ. Это произошло 4 августа 1894 года. Новый газ оказался химически абсолютно инертным и не реагировал даже с самыми агрессивными веществами.

За это его назвали аргоном, от греческого argos — «недеятельный, ленивый».

Стал понятен также результат, полученный когда-то Кавендишем.

По уточнённым данным, в сухом воздухе содержится 0,93 % аргона.

Аргон оказался не единственным газом с такими удивительными свойствами — полным отсутствием химических свойств!

В 1895-1898 годах Рамзай участвовал в открытии ещё нескольких инертных газов — гелия, неона, криптона и ксенона. Всю эту группу «недеятельных» газов (в 1900 году к ним присоединился радиоактивный радон) назвали инертными газами.

В ноябре 1904 года Шведская Королевская академия наук постановила: «Присудить Нобелевскую премию года по физике Джону Уильяму Стретту (Рэлею) за исследование плотности газообразных элементов и открытие в этой связи аргона.

Присудить Нобелевскую премию года по химии Уильяму Рамзаю за открытие газообразных элементов, входящих в состав воздуха, и определение их места в периодической системе». Так маленький пузырёк газа Кавендиша привёл сразу к двум высшим в науке наградам!

Но удивительная история инертных газов на этом не заканчивается.

Почти 70 лет инертные газы оправдывали своё название и не вступали ни в какие химические реакции.

Сегодня же в лабораториях можно увидеть баночки с белым порошком, который представляет собой химическое соединение ксенона с кислородом или фтором!

Это — следствие открытия, совершённого в 1961 году молодым (ему не исполнилось тогда и 30 лет) канадским химиком Нилом Бартлеттом.

Он совершил невероятное: получил устойчивое химическое соединение «инертного» ксенона!

С тех пор получено около 200 (!) различных соединений ксенона с фтором, хлором, кислородом, углеродом, азотом, рядом других элементов.

Удалось получить и соединения криптона (правда, они намного менее устойчивые). Пришлось химикам отказаться от названия «инертные газы»: теперь их именуют благородными.

Мы видим, что в результате открытий наука не только обогащается новым знанием (что само по себе тоже очень ценно).

Новые знания рано или поздно приводят к возникновению новых технологий. Причём сами учёные, открывшие и изучившие новое явление, могут даже не догадываться, какое будущее ждёт их открытие.

Комментарии запрещены.

О химии и химиках
  • Репетитор – это не обязательно

    06.09.2017

    Очень примечательным и ободряющим для российских граждан является тот факт, что во всем мире репетиторство развивается не менее бурными темпами, чем в России. Ведь когда на законодательном уровне было закреплено единый... 
    Читать полностью

  • Чудеса для разминки

    02.02.2017

    Если чего-нибудь не раздобудешь, неважно. Пропусти опыт и переходи к следующему. Но описание пропущенного опыта прочитай: когда-нибудь, при удобном случае, к нему можно и вернуться. Для первого опыта нужны два вещества, которые,... 
    Читать полностью

  • Варим яйцо в бумажной кастрюле

    02.02.2017

    Возьмите лист плотной бумаги, сверните из него колпачок. Стыки проклейте быстросохнущим клеем и скрепите скобами степлера. В эту бумажную емкость налейте воды, положите сырое яйцо. Согните из проволоки держатель (его можно... 
    Читать полностью

  • Свеча из мыла

    02.02.2017

    Когда мы рассуждали о том, почему мыло моет, то упоминали особое устройство его молекулы: «голова» и длинный «хвост», причем «голова» стремится к воде, а «хвост», напротив, от воды отталкивается… Рассмотрим... 
    Читать полностью

  • Главные принципы домашнего физика

    01.02.2017

    Правило первое (самое главное). Сначала демонстрация опыта, потом – его объяснение и применение закона! Именно такая последовательность привлекает максимальное внимание, и вызывает главный вопрос исследователя – «Почему?» Правило... 
    Читать полностью