Путешествие в Страну элементов - Л. Бобров
Рамзай, основываясь на кинетической теории газов, нашел, что молекула нового газа состоит из одного атома. Следовательно, если газ одноатомен, то соединением он быть не может. Новый газ был элементом.
Много усилий и времени было затрачено на то, чтобы получить соединение нового газа. Его пробовали соединить со фтором, хлором, с металлами, нагревали, сжимали. Газ оставался самим собой: он не реагировал ни с одним веществом. И поэтому на вопрос ученые ответили: «Газ недеятелен, ленив, так его и назовем». Новый газ был назван «аргоном», что в переводе с греческого означает «ленивый, безразличный».
Сначала на Солнце
Известие об открытии нового газа потрясло научный мир. Им заинтересовались и химики, и физики, и минералоги. В феврале 1895 года Рамзай получил письмо от лондонского минералога Майерса, где тот сообщал об опытах американского геолога Гиллебранда, который кипятил в серной кислоте редкие урановые минералы и наблюдал выделение газа, по свойствам своим напоминавшего азот. Чем больше урана содержал минерал, тем больше выделялось газа. Гиллебранд условно предположил, что газ является азотом. «А может быть, это аргон?» — спрашивал автор письма.
Вскоре Рамзай послал своих помощников в лондонские химические магазины за урановым минералом клевеитом. Было куплено 30 граммов клевеита, и в тот же день Рамзай со своим помощником Метьюзом извлек несколько кубических сантиметров газа. Рамзай подверг этот газ спектроскопическому исследованию. Он увидел яркую желтую линию, очень похожую на линию натрия и в то же время отличающуюся от нее по своему положению в спектре. Рамзай был настолько удивлен, что разобрал спектроскоп, прочистил его, но при новом опыте снова обнаружил яркую желтую линию, не совпадавшую с линией натрия. Рамзай просмотрел спектры всех элементов. Наконец он вспомнил о загадочной линии в спектре солнечной короны.
В 1868 году во время солнечного затмения французский исследователь Жансен и англичанин Локьер обнаружили в спектре солнечных протуберанцев яркую желтую линию, которой не оказалось в спектрах земных источников света. В 1871 году Локьер высказал предположение, не принадлежит ли эта линия спектру неизвестного на Земле вещества.
Он называет этот гипотетический элемент гелием, то есть «солнечным». Но на Земле он обнаружен не был. Физики и химики им не заинтересовались: на Солнце, мол, совершенно другие условия, там и водород сойдет за гелий.
Так неужели в его руках этот самый гелий?! Рамзай почти уверен в этом, но он хочет услышать подтверждение от известного спектроскописта Крукса. Рамзай посылает ему газ на исследование и пишет о том, что нашел какой-то новый газ, названный им криптоном, по-гречески означает «скрытный». Телеграмма от Крукса гласила: «Криптон есть гелий».
Где же остальные газы?
К 1895 году открыли два инертных газа. Было ясно, что между ними должен находиться еще один газ, свойства которого Рамзай описал заранее по примеру Менделеева. Лекок де Буабодран предсказал даже атомный вес неоткрытого газа — 20,0945.
Но где же искать этот газ? Рамзай исследовал все тела, которые могли содержать газы, исследовал даже метеориты, но ничего нового не обнаружил. Тогда Рамзай снова обратился к воздуху. И неизвестно, обнаружил бы ученый новые инертные газы, если бы во время его поисков Линде в Германии и Хэмпсон в Англии не взяли одновременно патент на машину, сжижающую воздух.
Эта машина словно была изобретена специально для открытия инертных газов. Принцип ее действия основан на известном физическом явлении, если сжать воздух, а затем дать ему быстро расшириться, он охладится. Охлажденным воздухом охлаждают новую порцию сжатого воздуха, поступившую в машину, и т. д., пока воздух не превратится в жидкость.
В конце 1897 года Рамзай от Хэмпсона получил 100 кубических сантиметров жидкого воздуха.
Испарив почти весь азот и кислород, Рамзай оставшийся жидкий воздух поместил в газометр. Он думал найти там гелий, так как считал, что этот газ испаряется медленнее, чем кислород и азот. Он очистил газ в газометре от примеси кислорода и азота и снял спектр, в котором обнаружил две яркие ранее неизвестные линии.
Они принадлежали еще неизвестному газу, который Рамзай назвал псевдонимом гелия — криптоном, то есть «скрытным». Далее Рамзай поместил 15 литров аргона в баллоне в жидкий воздух. Для того чтобы найти инертный газ, по расчетам, более легкий, чем аргон и криптон. Рамзай собрал первые порции испарения аргона. Получился новый спектр с ярко-красными линиями. Рамзай назвал выделенный газ неоном, что по-гречески означает «новый».
В 1888 году помощник Рамзая Трэверс построил машину, способную давать температуру до –253 °C. С ее помощью был получен твердый аргон. Были отогнаны все газы, кроме криптона. И уже в неочищенном криптоне был найден ксенон («чуждый»). Для того чтобы получить 300 кубических сантиметров ксенона, ученым пришлось в течение двух лет переработать 77,5 миллиона литров атмосферного воздуха.
Таким образом, было найдено пять инертных газов. Оставалась очередь за шестым, самым тяжелым.
Еще раз о клевеите
Уже было сказано, что гелий присутствует в урановых минералах. Чем больше в клевеите урана, тем больше гелия. Рамзай долгое время старался найти взаимосвязь между содержанием урана и гелия, но это ему не удалось. Разгадка пришла с другой стороны; она была связана с открытием радиоактивности.
Обнаружили, что радий выделяет газообразное вещество, названное эманацией. 1 грамм радия давал в сутки 1 кубический миллиметр эманации. В 1903 году Рамзай и известный физик Содди занялись изучением эманации. Они имели в своем распоряжении всего лишь 50 миллиграммов бромистого радия; одновременно у них было не более 0,1 кубического миллиметра эманации.
Для выполнения работ Рамзай построил сверхчувствительные весы, показывающие четыре миллиардные доли грамма. Вскоре исследователи выяснили, что эманация является последним представителем семейства инертных газов.
Им долго не удавалось разглядеть спектр эманации. Как-то, оставив трубку с эманацией на несколько дней, они поместили ее в спектроскоп и были удивлены, увидев в спектре знакомые линии гелия.
Этот факт подтвердил предположение Резерфорда и Содди о том, что радиоактивное превращение связано с превращением атомов. Радий, самопроизвольно распадаясь, превращался в эманацию и выделял ядро атома гелия.
Один элемент превращался в другой!
Ученым стало понятным, почему гелий обнаруживается в урановых минералах; он один из продуктов распада урана. В 1923 году по решению Международного комитета по химическим элементам эманация была переименована
