РУБИДИЙ И ЦЕЗИЙ
Ты, вероятно, даже не слыхал о таких металлах. А они очень интересные и нужные нам. Эти металлы похожи друг на друга, как близнецы. Оба они - рубидий и цезий - металлы буйные и капризные. Оба редкие, да к тому же попадаются в самых неожиданных местах. Их впервые открыли в воде лечебного источника.
Цезий такой мягкий, что его можно ножом резать. Возьмешь в руку - он расплавится. Это самый легкоплавкий металл: он становится жидким при температуре 28 градусов. Но в руку-то его взять непросто - сразу загорится и обожжет тебя. Вот в чем буйство цезия: он так жадно соединяется с кислородом воздуха, что сам себя губит. Вспыхивает на воздухе и сгорает. Железу, ты помнишь, тоже вреден кислород. Но оно заболевает ржавчиной и гибнет постепенно, годами может болеть. А цезий и рубидий в чистом виде гибнут на воздухе сразу.
Как же их хранить, может быть, в воде? И не пробуй, еще хуже получится. В воде цезий и рубидий буйствуют пуще, чем на воздухе. Они не только сами загораются, они еще и воду взрывают!
Ты спросишь: разве вода может взорваться? Сама вода, конечно, не взрывается. Но она состоит из двух газов - кислорода и водорода. А водород газ не только горючий, но и взрывчатый.
Цезий и рубидий разлагают воду и взрывают водород. Как же успокоить рубидий и цезий? На воздухе они сразу загораются, а в воду опустишь - раздается взрыв. Оказывается, совершенно безопасно хранить цезий и рубидий в горючем керосине! Только там эти капризные металлы ведут себя спокойно.
А оба они - цезий и брат его рубидий - для нынешней техники очень важны. Если умеючи с ними обращаться, они не буйствуют, а работают.
Прежде всего использовали их свойство жадно соединяться с кислородом. Когда делают радиолампы, надо, чтобы в них и следов воздуха не было. Насосом не удается выкачать воздух так, чтобы его совсем не осталось. Выкачав воздух из лампы насосом, остаток поручают забрать крупинке цезия. Она сразу сгорит вместе с остатком воздуха.
Но это не главная работа рубидия и цезия. У них есть еще одно удивительное свойство: как только попадут на свет - все равно солнечный или электрический, - начинают вырабатывать электрический ток. Чем больше света, тем сильнее ток, чем меньше света, тем он слабее. Это свойство - сразу откликаться силой тока на изменение силы света - было очень важной находкой для техники. Оно помогло создать вещи, которые еще недавно показались бы волшебными - например, телевизор. А еще этим свойством цезия и рубидия пользуются, создавая заводы-автоматы, которые работают без людей. Вот какими нужными металлами оказались рубидий и цезий.
У них есть два близких родственника, тоже металла, не редкие, но такие же буйные –
КАЛИЙ И НАТРИЙ
Оба эти металла, как рубидий и цезий, загораются в воде и поджигают водород. Волшебного свойства вырабатывать электрический ток на свету у них нет. Они другим для нас важны.
Калий в соединении с различными веществами - одно из лучших удобрений для полей: помогает выращивать хорошие урожаи.
А нам с тобой калий необходим для жизни. Без него сердце не могло бы биться, да и все мускулы были бы дряблыми, никакой в них не осталось бы силы. Но ты не беспокойся. У нас в теле калий от рождения, а запасы его пополняются едой - калий есть и в мясе и во всех овощах.
И натрий мы едим каждый день. Ты, пожалуй, спросишь: как же есть натрий, коли он на воздухе загорается? Правильный вопрос. Вообще непонятным может показаться: как же добывать рубидий, цезий, калий, натрий, как этими металлами пользоваться, если они сразу сгорают?
А дело тут вот в чем: эти металлы в природе никогда не встречаются в чистом виде - всегда соединены с другими веществами, которые цепко держат их и не дают сгорать. Можно каждый из этих металлов освободить от веществ, с которыми они соединены, но тогда их надо держать в керосине, а то сгорят. А чтобы пользоваться ими, нужно опять соединить их с какими-нибудь веществами, которые не дадут им сгореть.
Ну, а как же все-таки мы едим натрий? Тоже, конечно, не чистый, а в соединении с веществом, которое называется хлор. Знаешь, что такое соединение натрия с хлором? Очень трудное у него название, боюсь, ты не запомнишь. Это соединение называется соль. Слыхал такое слово? Ну, шутка шуткой, а всерьез тоже интересно получается. Натрий ядовит, и хлор очень сильный яд. По отдельности они опасны для всего живого, а в соединении не только безопасны, а просто необходимы - без соли ведь жить нельзя. И нашему телу нужно много соли.
Когда кто-нибудь хочет сказать: «Я хорошо знаю этого человека», он часто пользуется поговоркой: «Я с ним пуд соли съел». Как ты думаешь, сколько же надо прожить с человеком, чтобы съесть с ним пуд соли? Всю жизнь? Нет, гораздо меньше. Пуд - это шестнадцать килограммов. А человек съедает в год не меньше восьми килограммов соли. Значит, всего год надо прожить с человеком, чтобы съесть с ним вдвоем пуд соли.
Вот и все про четыре металла, ни на какие другие не похожие, - про рубидий, цезий, калий и натрий.
СВИНЕЦ
Это металл темно-серый, даже синеватый. Он тяжелый, но мягкий. Его уже в глубокой древности добывали. Только многих свойств свинца тогда не знали и удивительно неудачно им пользовались. В древнем городе Риме устроили водопровод. Трубы римского водопровода были сделаны из свинца. И никто не догадывался, отчего римляне часто болели и даже умирали раньше, чем жители других городов. Только через несколько веков поняли, что как раз водопровод, которым римляне очень гордились, губил их. Небольшое количество свинца растворялось в воде, которая шла по трубам. А свинец - металл ядовитый. Он медленно отравлял жителей города.
Позже свинцу нашли другое дело, и опять неподходящее. В некоторых городах стали строить дома со свинцовыми крышами. Плохо было жить в таких домах. Свинец очень хорошо проводит тепло. А это значит, что он так же хорошо пропускает холод. Поэтому летом свинцовая крыша так нагревается, что хоть беги из дому, а зимой в доме холодно, как на улице.
Из свинца и белила делали - об этом я уже рассказывал, - они были вредны для здоровья и к тому же от времени темнели. Опять вышло не очень удачно.
Когда изобрели ружья, из свинца стали лить пули - для этого он годился. «Лить» - потому что их литьем изготовляют: заливают расплавленный свинец в формочки. А расплавить свинец можно в простой печке.
Металлу правильное дело находят, когда знают все его свойства. Так и со свинцом. Он оказался очень удобным металлом для многих электрических приборов. И провода в свинцовую рубашку заворачивают, чтобы не портились от сырости. А еще свинец прибавляют в стекло, и тогда получается самый красивый сорт стекла - хрусталь. Ты видел, наверное, хрусталь. В его гранях переливаются всеми цветами радуги лучи света, а легонько щелкнешь его пальцем - звенит.
Для многих книг, которые ты читаешь, как и для всякой другой, свинец тоже поработал. Из свинца вместе с другими металлами - оловом, медью, сурьмой - делают буквы. Их в типографии собирают сперва в строки, потом в страницы, покрывают черной краской и оттискивают на бумаге. Получается страница книги. Этот сплав свинца с оловом, медью и сурьмой так и называют: типографский металл. Тут, кстати, в этом сплаве есть металл, о котором я тебе еще ни слова не сказал, -
СУРЬМА
Ты уже читал в этой книжке, какие странные бывают металлы: и жидкие, и такие, что в воде и на воздухе загораются. У сурьмы тоже есть свойства, которые делают ее непохожей на другие металлы: хрупкость, непрочность. Можно кусочек сурьмы просто пальцами растереть в порошок. А у расплавленной сурьмы другое редкое качество - в ней почти все металлы растворяются, как сахар в стакане горячего чая.
Чистая сурьма серебристо-белая, а в соединении с разными минералами она бывает то черной, то рыжей. Теперь у сурьмы два главных дела. О первом я уже сказал - она входит в состав типографского металла. Другая важная ее работа - помогать спички зажигать. В состав «терки» - боковой стороны спичечной коробки, о которую чиркают спички, - входит сурьма. Как раз от сурьмы «терка» почти черная.
УРАН И РАДИЙ
Просты ли простые вещества?
Помнишь, я говорил в начале книжки, что вся природа, живая и неживая, состоит из девяноста двух простых веществ - элементов. Они называются простыми потому, что из них уже нельзя извлечь никаких других веществ. Из руды можно извлечь металл, а из металла уже ничего не извлечешь - это элемент.
Но не так уж просты эти простые вещества - элементы. Каждый состоит из бесчисленного множества частиц, которые так малы, что их ни в какой прибор не увидишь. Ты, наверное, знаешь, что эти частицы называются атомами.
Люди могли по своей воле распоряжаться элементами - делать из металлов нужные им вещи, научились даже делать вещи из газов, которые есть в воздухе. А из атомов ничего нельзя было сделать. Атомы были не подвластны человеку.
Невидимые лучи
В конце прошлого века ученые сделали очень важные открытия.
Началось все с того, что один ученый положил в шкаф неиспользованную фотографическую пластинку. Она была завернута, как полагается, в черную бумагу, чтобы на нее не попал свет. А сверху лежал камушек. Это была руда металла, о свойствах которого тогда мало знали. Называется этот металл уран.
Через несколько дней ученый на всякий случай проявил эту неиспользованную пластинку и очень удивился: оказалось, что на ней есть снимок - отчетливый портрет того камушка, руды урана, что лежал поверх черной бумаги. Ты ведь знаешь, что фотографический снимок можно сделать только на свету. Откуда же взялся снимок на завернутой в черную бумагу пластинке? Значит, урановая руда, которая лежала поверх черной бумаги, сама испускает какие-то невидимые лучи. Они прошли сквозь бумагу на пластинку.
Волшебный металл
Этот опыт проверили французские ученые Пьер и Мария Кюри. И проверка привела их к новому открытию. Они убедились, что действительно уран испускает невидимые лучи. Но Мария Кюри обнаружила, что в урановой руде есть еще один металл и его излучение в миллион раз сильнее уранового! Волшебный металл назвали радий. А способность некоторых веществ испускать невидимые лучи Мария Кюри назвала радиоактивностью.
Огромного труда стоило получить хоть крупинку чистого радия. Двенадцать лет трудилась над этим Мария Кюри. И не зря. У радия оказались необыкновенные свойства. Он испускал не только невидимые лучи, которые проникали сквозь черную бумагу на фотопластинку, но и видимые: радий светился в темноте. Мало того - он излучал не только свет, но и тепло.
Один ученый положил в карман бутылочку с крупинкой радия. И скоро почувствовал ожог. Это не от тепла был ожог, а от тех невидимых лучей, что испускает радий. Они сквозь стекло и одежду обожгли кожу. Но оказалось, что эти лучи могут и лечить, да еще такую болезнь, от которой тогда совсем не умели спасать людей, - опасные опухоли. Это и стало главной работой радия - лечить опухоли и болезни кожи.
Но как же трудно было добывать этот металл! Радия очень мало в земле. Это бы еще не беда, а то беда, что добыть чистый радий из руды - сложный труд.
Чтобы добыть всего один грамм радия, нужно было: несколько вагонов урановой руды, сто вагонов угля, сто цистерн чистейшей воды и пять вагонов разных химических веществ. Представляешь себе: четыре длиннющих поезда материалов, чтобы добыть крупинку радия.
Неудивительно, что в мире не было ничего дороже этого металла. Один его грамм стоил полмиллиона рублей. Это значит, что за грамм радия надо было заплатить больше двухсот килограммов золота! И за шестьдесят лет удалось во всем мире добыть всего только один килограмм чистого радия.
Что же такое радиоактивность?
Откуда берутся таинственные невидимые лучи урана и радия - это сначала было для ученых загадкой. А когда ее разгадали, то ученым пришлось убедиться, что неправильно прежде думали, будто атом самая простая частица всякого вещества.
На самом деле атом состоит из мельчайших частиц, их называют элементарными. Одни частицы образуют плотное ядро атома, другие постоянно движутся около ядра.
И оказалось, что атомы некоторых веществ нестойки: их ядра постепенно распадаются. А распадаясь, они выделяют тепло и те невидимые лучи, которые давали отпечаток на фотографической пластинке и обжигали кожу.
Вот эти вещества с нестойкими, постепенно распадающимися ядрами атомов и называют радиоактивными.
Их в природе немного. И постепенно становится меньше. Почему же их становится меньше? Да просто потому, что атомы радиоактивных веществ, распадаясь, превращаются в атомы других веществ, уже не радиоактивных. Радий, иногда уран, теряя радиоактивность, превращаются в самый обыкновенный свинец. Так что тот свинец, который мы теперь находим в руде, миллионы лет назад мог быть радием или ураном.
Приключения урана
Тихо жил уран почти полтораста лет с тех пор, как о нем впервые узнали. Добывали урана мало, потому что он почти никому не был нужен. Только и нашли ему дела, что красить стекло да фарфор. Если добавлять к стеклу, когда его варят, уран в разных соединениях, то можно получить желтое, зеленое, даже черное стекло. И фарфор разрисовывают красками, в которые входит уран.
Но вот Мария Кюри нашла в урановой руде новый металл - радий. Добыча урановой руды увеличилась: она понадобилась, чтобы извлекать из нее радий. А большую часть урана, оставшегося в руде, отправляли на свалку.
В 1939 году ученые сделали новые удивительные открытия. И тогда урановая руда стала драгоценной уже не из-за радия, а из-за самого урана.
Началась новая жизнь этого металла - такая важная для всего человечества, что сейчас даже вспомнить смешно, как еще недавно ураном пользовались только для окраски стекла и фарфора.
Человек покоряет атом
В 1939 году ученые дознались, что атомы урана могут распадаться не постепенно, тысячелетиями, а сразу, мгновенно. И при этом выделяется огромное количество тепла.
Такой одновременный распад множества атомов урана в природе не случается. Но ученые нашли способ по своей воле разрушать ядра урановых атомов. Они придумали устройство, которое работает, как пушка. Эта пушка стреляет в атом урана и взрывает его ядро. Она стреляет невидимым снарядом - частицей, которая называется «нейтрон». В ядре всякого атома есть нейтроны. Но если в атом урана попадет лишний нейтрон и проберется в его ядро, то атом взрывается.
Но это еще не главная хитрость. Нейтроны при взрыве ядра разлетаются и могут попасть в ядра соседних атомов. И тоже взорвать их.
Взрывы, как по цепочке, будут мгновенно передаваться от одного атома к другому, словно цепляться один за другой. Это явление так и назвали - цепной реакцией.
А что же получится? Произойдет взрыв огромной силы: ведь распадется сразу колоссальное количество атомов. При этом выделится столько теплоты, что она может сжечь все живое на много километров вокруг, а воздушная волна от взрыва может разрушить целый город. Устройство, в котором мгновенно взрывается множество атомов урана, называется атомной бомбой.
Оно опасно еще и тем, что радиоактивные частицы, когда их много в воздухе, вредны для всего живого - для человека, животных и растений. А при взрыве атомной бомбы их разлетается очень много.
Неужели только и пользы от великого открытия ученых, сумевших расколоть атомы урана, что можно создавать невиданной силы бомбы? Тут ведь и слово «польза» совсем не подходит - это огромный вред для людей. Тепло, которое дает атомная бомба, может только сжигать, уничтожать и разрушать.
Но ведь можно приручить атомную энергию, научить ее не разрушать, а создавать, не вредить людям, а служить им. Каким образом? По-разному. Советские ученые стали работать над тем, чтобы добывать при распаде атомов умеренное тепло, годное для полезной работы, а не для уничтожения. И это им удалось. В 1954 году у нас была построена первая в мире атомная электростанция. Тепло, которое выделяют, расщепляясь, ядра тяжелых атомов, нагревает воду, превращает ее в пар. А пар приводит в движение турбины. Они вырабатывают электрический ток.
Так впервые не дрова, не уголь, не нефть, а металл стал служить топливом. И каким замечательным топливом! Для того чтобы большая атомная электростанция давала ток, ей нужно меньше одного килограмма урана на сутки работы. А угля или нефти понадобились бы десятки вагонов.
Это было только началом. Пять лет спустя в первое плавание по нашим северным морям отправился первый в мире атомный ледокол «Ленин». Для него тоже готовит пар урановое топливо. В одном грамме урана заключено энергии столько, сколько в двух тысячах литров бензина. Ледоколу не надо заходить в порт, чтобы запастись углем или нефтью, каждые несколько недель. Он может сразу взять на борт уранового топлива столько, что ему хватит на два-три года работы во льдах.
Еще мощнее два других советских атомных ледокола, построенные вслед за первым.
Где особенно нужно топливо, которое дает много энергии и занимает мало места? В космосе, конечно! Это значит, что уран - не только самое современное горючее нашего века. Это еще и горючее будущего. На урановом топливе могут работать космические ракеты.
Девяносто два?
Помнишь, я говорил, что человек мог делать все нужные ему вещи из девяноста двух элементов, которые есть в природе, но атомы, из которых состоят все элементы, человеку не были подвластны.
Теперь иначе. Радиоактивный металл уран открыл ученым дорогу к власти над атомом. И эта власть не только в том, что можно, расщепляя атомы урана, получать энергию. Власть больше! Человек теперь может создавать новые металлы - новые элементы, которых вовсе нет в природе или так мало, что их и обнаружить нельзя.
Уже не приходится тратить миллионы рублей и огромное количество материалов, чтобы добыть крупинки радия, нужного для лечения. Радий отлично заменяют новые, созданные человеком радиоактивные элементы.
Из всех созданных учеными новых элементов больше всего пользуются плутонием. Он образуется при расщеплении атомов урана и сам может служить атомным топливом. Это важно, потому что годного для получения атомной энергии урана в земле не так уж много.
Вот что я хотел тебе рассказать о металлах.
Сперва человек пользовался только металлами, которые находил в самородках, - золотом, медью.
Потом научился добывать металлы из руды.
Потом стал их соединять так, что хрупкие или мягкие металлы становились богатырями.
Затем, уже в наши дни, человек извлек великую мощь из самого сердца металла - из ядра его атома.
И может теперь, добравшись до атома урана, создавать новые металлы, каких нет в природе.
Отправить на печать