Электрические явления

Электрические явленияНе менее удивительны и электрические явления. Тысячи лет люди забавлялись тем, что некоторые вещества, например янтарь, при натирании приобретают способность притягивать к себе лёгкие предметы — пушинки, обрывки ниток… И лишь в XIX веке, в основном благодаря гению английского физика-самоучки Майкла Фарадея (1791 — 1867), стало известно, что с помощью магнита можно получить электрический ток. Это открытие вызвало к жизни новую науку — электротехнику и позволило создать электрические приборы — электрогенераторы, вырабатывающие ток, и электромоторы, превращающие электрическую энергию в механическую.

Прочитать остальную часть записи »

Умеют ли химики предсказывать

Умеют ли химики предсказыватьДопустим, химик узнал, какие элементы и в каком соотношении содержатся в данном веществе; узнал он также, в каком порядке они соединены друг с другом. Сможет ли он теперь самостоятельно получить это вещество? Эта задача похожа на такую: человек знает, сколько деталей и какие именно есть в его будильнике.

Прочитать остальную часть записи »

Валентность элементов

Валентность элементовВ настоящее время известно около 120 химических элементов, причём несколько самых тяжёлых ещё не получили даже своего названия. Реально же окружающий человека мир, включая его самого, построен примерно из 85 элементов.

Прочитать остальную часть записи »

Горелка Бунзена

Горелка БунзенаУчёным сразу стало ясно, что они получили в свои руки замечательный и сравнительно простой прибор — спектроскоп. Оказалось, что каждый элемент даёт не одну, а несколько спектральных линий, и спутать их невозможно, даже если анализируется сложная смесь.

Прочитать остальную часть записи »

Охота за элементами продолжается

Охота за элементами продолжаетсяОсновным достижением у химиков в течение почти двух столетий считалось открытие нового химического элемента. До появления «современной химии» (а это произошло в XVIII в.) было известно всего 15 химических элементов: углерод, сера, медь, серебро, золото, железо, олово, сурьма, ртуть, свинец, мышьяк, цинк, висмут, фосфор и платина.

При этом только у двух элементов были первооткрыватели, оба — алхимики из Германии: Альберт Великий около 1250 года обнаружил мышьяк, а Хенниг Бранд в 1669 году — фосфор.

Затем открытия посыпались как из рога изобилия: в XVIII веке узнали 17 новых химических элементов — то есть больше, чем за несколько тысячелетий до этого.

Среди них были известные сейчас каждому человеку неметаллы водород, азот, кислород и хлор; металлы кобальт, никель, магний, марганец, хром, вольфрам, титан, уран и др. И первенство по числу открытых элементов принадлежало шведским химикам.

Итак, древняя теория «четырёх первооснов», из которых построен мир, была отброшена: «элементарных кирпичиков» оказалось намного больше.

Однако никто не знал, сколько же всего существует химических элементов — пятьдесят, сто или двести? Настоящая лавина новых открытий обрушилась на химиков в следующем веке: только за первые восемь лет XIX века список пополнился 15 новыми элементами!

Среди них были драгоценные платиновые металлы палладий и иридий, очень активные щелочные металлы натрий и калий, щёлочноземельные элементы кальций, стронций и барий… Ещё 15 элементов были открыты в следующие полвека.

К середине XIX столетия было известно уже около 60 элементов, то есть не поддающихся разложению простых веществ, и никто не мог сказать, сколько их ещё будет обнаружено.

Правда, скорость появления новых элементов заметно снизилась. Если с 1801 по 1825 год их было открыто 18, то за следующие 25 лет — только шесть.

Дело значительно ускорилось в конце 50-х — начале 60-х годов, когда немецкие учёные химик Роберт Вильгельм Бунзен (1811 — 1899) и физик Густав Роберт Кирхгоф (1824- 1887) разработали очень чувствительный спектральный анализ. Этот метод появился из хорошо известного химикам явления: многие элементы окрашивают пламя в разные цвета.

Например, соли натрия окрашивают пламя в жёлтый цвет, калия — в фиолетовый, кальция — в красный, бария — в зелёный. Так, ещё в 1758 году немецкий химик Андреас Сигизмунд Маргграф (1709-1982) рекомендовал различать очень похожие по химическим свойствам соединения натрия и калия по изменению цвета пламени, когда в него вносят крупинки этих веществ.

Бунзен изобрёл очень удобную лабораторную горелку, которой химики до сих пор пользуются в лаборатории. Горелка Бунзена даёт сильное, ровное и почти бесцветное пламя.

Очень горячее пламя позволяет переводить многие вещества в парообразное состояние.

Если в такое пламя внести платиновую проволочку с ничтожным количеством, например, поваренной соли, пламя окрасится в жёлтый цвет; это явление можно наблюдать у себя дома на кухне, когда в пламя газовой горелки попадает «убежавший» суп, который уже посолили.

Однако только по цвету пламени, на глаз, часто трудно или невозможно определить состав вещества. Например, зелёный цвет дают и медь, и барий, и бор. Многие металлы окрашивают пламя в разные оттенки красного цвета.

А если анализируется смесь?

Как узнать, какие в ней присутствуют элементы?

И хорошо бы также узнать — в каком количестве!

Бунзен и Кирхгоф проводили спектральный анализ не на глаз, а с помощью прибора — спектроскопа.

Этот прибор, в отличие от глаза человека, регистрирует не цвет — красный, оранжевый, жёлтый, — а длину световой волны (её измеряют в миллиардных долях метра — нанометрах).

Свет от газовой горелки с внесённым в пламя веществом Бунзен и Кирхгоф пропустили через призму — примерно так же, как за 200 лет до этого сделал Ньютон.

Но результат получился совершенно другой.

У Ньютона призма разлагала на составные части белый солнечный свет, и в результате получался непрерывный спектр — всем известная сплошная разноцветная радуга. Такую же можно увидеть в небе после дождя: роль призмы, разлагающей белый свет на составные цвета, играют маленькие капельки воды в воздухе.

Радуга возникает и в случае преломления света на стеклянных изделиях — зеркалах, хрустальных вазах, драгоценных камнях.

Радугу можно увидеть и на плёнках бензина и машинного масла в лужах, и при отражении света под определённым углом от компакт-диска или старой патефонной пластинки (правда, механизм «разложения» белого света в этих случаях другой). То, что увидели Бунзен и Кирхгоф, пропустив через призму свечение раскалённого в пламени вещества, совершенно не было похоже на радугу!

Вместо сплошной разноцветной полоски, в которой один цвет постепенно переходит к другому — от тёмно-красного на одном конце до бледно-фиолетового на другом, — они увидели линейчатый спектр, то есть на тёмном фоне были узкие цветные полоски.

Получилось так потому, что само пламя горелки было бесцветным, и в спектроскоп свет от него вообще не попадал.

А раскалённые соли разных металлов испускали не белый свет, как Солнце (или яркая лампа), а лишь лучи в отдельных участках спектра.

При этом важно, что эти участки были очень узкие!

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