Из чего всё сделано? Рассказы о веществе - Любовь Николаевна Стрельникова
Случилась она в 2006 году, когда С. Накамуре вручали премию «Миллениум» размером в миллион евро. Эту международную премию присуждают каждые два года. Предыдущим лауреатом был англичанин Тим Берненс-Ли, создатель Всемирной паутины — Интернета. Вообще, эта премия предназначена тем учёным, кто создал технологии, изменившие жизнь человечества к лучшему. На церемонии награждения, которая проходила в Хельсинки, мы познакомились, и у меня была возможность поговорить с профессором.
Прежде всего я поинтересовалась, знает ли он, что идея светодиодов родилась в России, в лаборатории Лосева. Оказалось, что профессор ничего не знает об этом. Он с интересом выслушал мой рассказ и поблагодарил за это «открытие». А потом, в конце разговора, я поинтересовалась, почему он выбрал профессию учёного. И выяснилось, что все дело в комиксах! «Когда мне было десять-двенадцать лет, я читал комиксы, которые назывались «Астробой», — рассказал С.Накамура. — Астробой — это такой робот, которого сконструировал учёный, доктор Отяномицу для борьбы с плохими мальчишками и тёмными силами. И вот тогда я очень захотел стать таким же учёным, как Отяномицу, чтобы делать таких же роботов для борьбы со злом».
Не знаю, сколь успешна борьба профессора Накамуры со злом, но вот его белые светодиоды побеждают сегодня лампы накаливания по всем статьям. Они работают в сто раз дольше обычной лампы накаливания, которая быстро перегорает. Они не содержат никаких подвижных частей, стекла, нитей накаливания. Они маленькие — стандартный размер пять миллиметров, и для работы им требуется всего лишь батарейка в три вольта (значит, они могут питаться от солнечных батарей). Они не греются и не содержат никаких токсичных компонентов вроде ртути. А главное, они преобразуют электричество в свет с 90%-ной эффективностью в отличие от ламп накаливания, у которых коэффициент полезного действия, как у паровоза, — пять процентов.
В США планируют к 2020 году полностью заменить обычные лампы накаливания на светодиоды. Это должно принести колоссальную экономию электроэнергии. Значит, уменьшатся потребление нефти, компоненты которой сжигают на тепловых электростанциях, чтобы получить электричество, и выбросы диоксида углерода в атмосферу, который образуется при сжигании топлива. А в основе всего лежат относительно простые вещества, получаемые из минералов, взятых в земле.
Ну что ж, давайте подведём итог. Веществ, которые человек заимствует у земли, конечно, гораздо больше, чем мы описали в этой главе. Но и этих примеров достаточно, чтобы лишний раз убедиться в величии природы. Какой же она всё-таки фантастический, виртуозный химик! Как она умеет, растворяя и смешивая, сдавливая и разогревая, испаряя и кристаллизуя, комбинировать разные атомы и молекулы и создавать невероятный по богатству набор веществ. Даже одно вещество она умеет приготовить в разных видах. Углерод является нам в облике графита, сажи и алмаза, карбонат кальция — в облике известняка, мела и мрамора, оксид алюминия — в виде глины и россыпи драгоценных камней, рубинов и сапфиров, диоксид кремния — в виде обычного песка, кварца, горного хрусталя, опала, халцедона, агата, яшмы... А мы берём все это беззастенчиво, перерабатываем и украшаем свою жизнь, делаем её комфортной и удобной.
Глава 5. Зачем же так глубоко копать? Просто протяни руку!
Самое необыкновенное вещество на Земле
Мы основательно покопались в Земле, пора выбираться на поверхность.
Тем более что и здесь так много разных удивительных и полезных веществ, созданных природой, — просто протяни руку.
Как вы думаете, какое самое главное и самое необходимое человеку вещество мы можем найти на поверхности земли? Конечно, воду. Она повсюду — в лужах и ручьях, реках, морях и океанах, горах и ледяных айсбергах, в туманах и облаках. Вода — фантастический художник, потому что делает наш мир красивым. На воду в водопадах, реках и морях можно смотреть часами, она как живая. А какие потрясающие картины восхода и заката солнца, какие изумительные радуги дарят нам капельки воды, которые висят в воздухе и играют с солнечным светом, словно бриллианты! В какие неповторимые резные снежинки и причудливые морозные узоры на окнах превращается она, замерзая! Без воды мир потерял бы не только краски, но и саму жизнь. Потому что без воды жизнь невозможна. Она и зародилась-то в воде более миллиарда лет назад. Мы сами состоим из воды более чем на 60%.
Водяной пар, который всегда присутствует в воздухе, столкнувшись с холодным стеклом, оседает на нём тончайшим слоем воды. Но стоит ударить морозу, как эта вода превращается в изысканные ледяные узоры
В сильный мороз капли воды в облаках кристаллизуются, образуя снежинки. Интересно, что чаще всего получаются снежинки с шести лучами. Но их узор не повторяется. Идеально симметричная снежинка, которую вы видите на фотографии, образуется из чистой воды
Академик Игорь Васильевич Петрянов-Соколов называл воду самым необыкновенным веществом на земле и рассказал о ней в своей книжке с таким же названием, которую я советую вам прочитать. Что же необычного в этой бесцветной жидкости, налитой в стакан? В этой жидкости необычно всё. Она до сих пор ставит исследователей в тупик, потому что многие её свойства — исключения из правил. Вода, как и все вещества, состоит из молекул, а в молекуле воды содержатся два атома водорода и один атом кислорода поэтому химики, используя символы элементов, записывают её формулу так — Н2О (читается аш-два-о). Или рисуют разными способами. Например, так: два маленьких шарика (атомы водорода) прилеплены к большому (атом кислорода) как два лохматых уха к голове собаки. Всё как будто просто и понятно. Но это только на первый взгляд.
Таблица Менделеева, в которой расположены все элементы, существующие в природе, и о которой мы говорили в самом начале книги, даёт возможность химикам довольно точно предсказывать свойства веществ. И это прекрасно удаётся для всех других веществ, кроме воды. Согласно этим научным предсказаниям, вода должна закипать при минус восьмидесяти градусах, то есть она должна быть газом. Между тем вода закипает при ста градусах и существует в виде жидкости, пока её не испарят нагреванием. А при какой температуре замерзает вода? «При нуле градусов, это знают все», — скажете вы. Верно, но, по расчётам, она должна замерзать при минус сто градусов. Как видите, два главных и обычных свойства вещества оказались совсем
