Путешествие в Страну элементов

Средняя скорость движения молекул водорода при комнатной температуре достигает 2 километров в секунду. Но в газе всегда есть молекулы, обладающие гораздо большей скоростью. Есть и движущиеся со скоростью 11,3 километра в секунду, достаточной для преодоления земного притяжения. Поэтому верхние, разреженные слои атмосферы постоянно теряют водород. Он улетает в космос. В космосе водород является преобладающим элементом. По современным подсчетам, часть вселенной, доступной наблюдению приборами, на 81 процент состоит из водорода, 18,7 процента из гелия и только 1 процент приходится на долю остальных 100 элементов таблицы Менделеева.

Радиоизлучение водорода — радиоизлучение вселенной. Нейтральные атомы газа, сталкиваясь между собой в межзвездном пространстве, излучают радиоволны длиною в 21 сантиметр. Это радиоизлучение повсеместно во вселенной, оно не поглощается космической пылью и доходит до самых отдаленных уголков Галактики. Оно позволяет узнать характер распределения водорода в Галактике, изучить движение межзвездного газа.

Радиолиния 21 сантиметр — основная и главная характеристика радиоизлучения вселенной; она открыта для изучения всем разумным существам. Надо думать, что наша планета не является исключением в бесконечной вселенной. Если мы предполагаем наличие мыслящих существ во вселенной, то и они по аналогии должны предполагать наше существование. Самый быстрый способ связи, известный нам, — это электромагнитные радиоволны. Наиболее разумная длина волны, данная нам природой, — 21 сантиметр.

Сейчас учеными разработана аппаратура для космической радиосвязи на волне 21 сантиметр. Уже начаты исследования двух близких к нашей системе звезд, похожих на Солнце, — тау Кита и эпсилон Эридана. До них 11 световых лет пути… И кто знает, может быть, к Земле на радиоволне 21 сантиметр летит сигнал, посланный жителями далеких миров тысячи лет назад?

Водород-два, водород-три…

В 1932 году из природного водорода выделили тяжелый изотоп — дейтерий. Его ядро состоит из протона и нейтрона. Оказалось, что в природном водороде на 5500 атомов протия (так был назван легкий водород ¹Н) приходится один атом дейтерия — D. Дейтерий в два раза тяжелее протия и довольно сильно отличается от него. Например, протий становится жидким при –259,2 °C, а дейтерий — при –254,6 °C. Это различие в константах служит основой для выделения дейтерия: перегонкой жидкого водорода получают остаток, содержащий до 50 процентов дейтерия. Электролизом воды также можно получить тяжелый изотоп: более легкий протий быстрее выделяется на катоде, в остатке концентрируется дейтерий.

В 1939 году получен искусственно другой изотоп водорода — тритий, в три раза более тяжелый, чем протий.

Вскоре тритий был обнаружен в природной воде и атмосфере, правда в ничтожных количествах. Это самый редкий газ на Земле; в воде его в 10¹⁸ раз меньше протия.

Атмосфера Земли и ее поверхность содержит всего 1,8 килограмма трития — меньше, чем радона.

В 1962 году итальянским ученым удалось получить очень неустойчивый изотоп — водород-четыре; совсем недавно появилось сообщение о синтезе водорода-пять.

Элемент огня

Почти 90 процентов воды — это кислород, газ, с которым непосредственно связано существование всего живого на планете, вся история цивилизации, развитие науки и промышленности.

Борьба человечества на ранних стадиях развития за существование — борьба за огонь. Огонь — это горение, горение — потребление кислорода.

В 1774 году английский химик Пристли, нагревая окись ртути, обнаружил выделение неизвестного газа, в котором ярко загоралась тлеющая лучинка. В том же году была опубликована работа шведского аптекаря К. Шееле: в ней было описано получение того же самого газа из селитры, окиси ртути и сурика. И тот и другой придерживались теории флогистона: они назвали открытый газ «дефлогистированным», иначе — лишенным флогистона. По их мнению, открытый ими газ жадно отбирал флогистон у горящих тел; оттого-то в нем они и горели интенсивнее, чем в воздухе.

Когда об открытии Пристли узнал Лавуазье, он понял, что горение есть присоединение кислорода к горящему телу, а вовсе не выделение телом флогистона. Лавуазье в короткий срок создал антифлогистическую, кислородную теорию химии. Шееле и Пристли описали кислород; Лавуазье действительно открыл его для науки.

Уже Пристли заметил, что кислород необходим для дыхания. Лавуазье глубоко изучил процесс дыхания человека и пришел к выводу, что жизнь есть медленное… горение.

Спирт горит ярким пламенем, образуя углекислый газ, воду и тепло.

Человеческий организм, поглощая кислород, выделяет то же самое.

Вот состав воздуха вдыхаемого:

21 % O₂, 0,03 % CO₂, 78,97 % N₂,

а вот выдыхаемого:

16 % O₂, 5,03 % CO₂, 78,97 % N₂.

Проникая в организм, кислород соединяется в конечном счете с веществом тканей, образуя углекислый газ, воду и тепло, необходимое для существования самого организма.