Нобелевская премия, которой не было (Часть 6)

Почти вся атомная масса сосредоточена в центре атома, в атомном ядре, которое занимает только одну квадриллиопную всего объема атома. Остальную часть атома заполняют электроны — микроскопические частицы, поскольку электрон имеет массу всего в 1/1837 даже у самого легкого из атомов (у водорода).

Каждый электрон имеет единицу отрицательного заряда, и этот заряд абсолютно одинаков во всех электронах (как зто считали тогда и как это считают и сейчас). Заряд электрона обычно представляют как — 1.

Однако атом в целом электрически не заряжен. Из этого следует, что центральное атомное ядро должно, таким образом, иметь балансирующий положительный заряд.

Теперь предположим, что каждый элемент состоит из ядра и характерного только для данного элемента числа электронов. Центральное ядро атома должно соответствовать числу электронов, то есть иметь уравновешивающее число положительных зарядов. Если у какого-либо элемент ... Читать дальше »

Нобелевская премия, которой не было (Часть 5)

И вот мы подходим к главному герою этой главы, к английскому физику Генри Гвин-Джеффри Мозли, сыну профессора анатомии, скончавшемуся, когда Генри было только четыре года.

Мозли был просто блистательным ученым. Он учился в Итоне и Оксфорде, и в 1910 году, когда ему было двадцать три года, он присоединился к группе молодых людей, работавших под началом уроженца Новой Зеландии Эрнста Резерфорда в университете Виктории в Манчестере. В этой группе он проработал два года.

Резерфорд был одним из величайших экспериментаторов всех времен. В 1908 году он получил Нобелевскую премию (эта премия была по химии, поскольку его открытия в области физики имели исключительно важное значение для химии. Резерфорд был несколько разочарован этим, так как любой хороший физик смотрит на химиков свысока).

Более того, семеро из тех, кто работал у Резерфорда когда-либо, получили Нобелевские премии за свои собственные достижения. Тем ... Читать дальше »

Нобелевская премия, которой не было (Часть 4)

Знак «х», применяющийся обычно по отношению к неизвестным величинам, весьма точно подходил к «х-лучам» (рентгеновским лучам) на протяжении семидесяти лет после открытия Рентгена.

Состоят ли рентгеновские лучи из частиц, таких, как электроны, по со много большими энергиями? Или же «х-лучи» представляли собой наборы электромагнитных волн, подобно обыкновенному свету, но с намного большими энергиями?

Если бы «х-лучи» состояли из волн, они бы отклонялись от курса дифракционной решеткой, состоящей с одной стороны из многочисленных параллельных друг другу тонких непрозрачных линий с совершенно прозрачными промежутками между линиями. Проблема состояла в том, что линии должны были располагаться через очень малые промежутки. Чем короче изучаемая длина волны излучения, тем ближе друг к другу должны располагаться линии.

При помощи механических устройств можно сделать тонкие линии, достаточно близко расположенные друг ... Читать дальше »

Нобелевская премия, которой не было (Часть 3)

Ясно, что излучение не может появиться из ниоткуда. Летящие электроны, из которых состоят катодные лучи, ударяют в стекло и останавливаются, более или менее внезапно. Кинетическая энергия этих летящих электронов должна перейти в какую-то другую форму, и это происходит в виде «х-лучей», которые имеют достаточно энергии, чтобы пройти сквозь довольно объемные предметы.

Если такое происходит при столкновении электронов со стеклом, то что должно случиться, когда они столкнутся с чем-либо, остановившим их более эффективно? Резкая потеря скорости должна привести к появлению «х-лучей» с большей энергетикой, чем у тех лучей, что наблюдал Рентген. В катодную трубку на пути электронов были помещены частицы металла. То, что ожидалось, произошло. Получился более интенсивный поток «х-лучей» с большей энергией.

«Х-лучи», возникающие в результате столкновения электронов с металлом, были особенно тщательно изучены в 1911 году анг ... Читать дальше »

Нобелевская премия, которой не было (Часть 2)

Возможно, свечение было вызвано совершенно другой причиной, не имеющей ничего общего с катодной трубкой. Рентген отключил электрический ток, чтобы катодная трубка прекратила работу, — и бумага с покрытием перестала светиться. Рентген стал включать и отключать электрический ток — и бумага с покрытием начинала светиться н прекращала свечение в том же ритме. Ученый перенес бумагу в другую комнату — и она продолжала светиться (хотя слабее), только когда катодная трубка была включена.

Рентген мог прийти только к одному заключению. Катодная трубка была источником какого-то таинственного излучения, которое отличалось исключительной способностью к преодолению препятствий. Оно могло проходить и через картонную коробку, и через стены. Поскольку ученый не имел пн малейшего представления о природе этого излучения, он обозначил его знаком, который принято использовать для неизвестных величин, — «х-луча-ми». В английском это название ... Читать дальше »

Глава 13 

Нобелевская премия, которой не было (Часть 1)

Недавно я читал лекцию в соседнем университете. Перед лекцией был обед, на котором разрешалось присутствовать особо отличившимся студентам. Естественно, все они принадлежали к числу любителей научной фантастики. Они считали, что просто здорово будет увидеться со мной, и это радовало, поскольку я полагаю, что очень приятно общаться с людьми, которые ценят твое творчество.

Одной из студентов была полногрудая восемнадцатилетняя девушка, и я сразу вспомнил, как много лет назад мне очень нравилась одна такая полногрудая восемнадцатилетняя студентка, и старые чувства вновь вспыхнули с новой силой. Она сидела рядом со мной за ужином, и я демонстрировал чудеса остроумия, излучая галантность и обаяние. Но когда наступило время десерта, я решил перевести дух и в наступившей тишине попытался прислушаться, о чем беседуют за столом.

Мы оба замолчали. Сидящие за столом разговаривали; все они б ... Читать дальше »

Заполняем пробелы (Часть 7)

Вернемся обратно к игре в числа, которую я ввел несколько раньше. Та же самая система, которая объясняет числа 2, 8, 8, 18, 18 для первых пяти периодов, должна дать общее количество элементов в шестом периоде: 2 х 42 = 32. Поскольку валентные элементы и транзитные элементы вместе в шестом периоде составляют 18, число редкоземельных элементов для заполнения интервала должно составить 14, чтобы общее количество было равно 32.

У нас есть 13 элементов, где нам найти 14-й?

Разница атомных масс неодима (Nd) и самария (Sm) составляет 6,2, более чем в два раза превышая обычное значение. Возможно, 14-й элемент находится именно в этом промежутке.


Однако разница атомных масс европия (Eu) и гадолиния (Gd) равняется 5,3, а тулия (Tm) и иттербия (Yb) — 4,1. Может быть и такое, ... Читать дальше »

Заполняем пробелы (Часть 6)

Но перейдем к третьей серии транзитных элементов — тех, которые должны были послужить мостом между элементами с особенно значительными атомными весами — барием (Ва) и таллием (Тl). Во времена Менделеева здесь было известно одиннадцать элементов. Если мы попытаемся связать их с двумя другими сериями транзитных элементов по схеме от а до j, то получим таблицу 3.


Элементы, показанные в таблице 3, несомненно, согласуются с элементами из таблицы 2. Таким образом, золото (Аи) ясно стоит в своей позиции i справа от меди (Cu) и серебра (Ag) — и остальные приведенные в таблице элементы стоят на соответствующих местах.

Однако здесь есть две пустые ячейки. В позиции Ь должен присутствовать какой-то элемент справа от циркония (Zr) — и в 1923 году этот элемент был открыт. Его на ... Читать дальше »

Заполняем пробелы (Часть 5)

Но в нашей таблице 2, в которой представлены четвертый и пятый периоды, есть два незапятых места. Одно из них оставлено слева от иттрия (Y), а другое — справа от марганца (Мп). Менделеев предсказал, что слева от иттрия (Y) должен располагаться новый элемент (уже третий из предсказанных им). Он назвал этот элемент эка-бор, поскольку в первой версии таблицы он оставил пустое место справа от бора (В). Менделеев указал и свойства будущего элемента.

Эта ячейка была заполнена в 1879 году, когда был обнаружен скандий (см. главу 11). Его символ Sc; его атомная масса очень удачно вписалась между кальцием (Са) и титаном (Ti).

Ячейку справа от марганца (Мп) оказалось заполнить не столь легко. Элемент, который подошел сюда, был обнаружен только в 1937 году. Его назвали технецием (Тс, атомная масса 99). В результате промежуток в атомных массах транзитных элементов казался практически заполненным (если брать в расчет но десять элементов подряд ... Читать дальше »

Заполняем пробелы (Часть 4)

Значит ли это, что описываемая нами система совершенна?

Увы, нет. Версия Периодической системы, что приведена в таблице 1, содержит лишь сорок четыре элемента, а их намного больше. Такие хорошо известные элементы, как золото, серебро, медь, железо, платина, марганец и вольфрам (все прекрасно изученные во времена Менделеева), не имели своего места в Периодической системе — в той форме, в которой она представлена в таблице 1.

Следует ли после этого отбросить систему, или же можно найти место для дополнительных элементов?

Обратите внимание, что три ячейки таблицы я пометил знаком #. Между кальцием (Са) и галлием (Ga) разница в атомных массах составляет 29,7; между стронцием (Sr) и индием (In) 27,2; а между барием (Ва) и таллием (Т1) целых 67,1. Эти разницы немного больше, чем где-либо в Периодической системе. Если не обращать внимания на эти три интервала, то средняя разница в атомных массах от элемента к элементу во всей оста ... Читать дальше »