Путешествие в Страну элементов

Различие в свойствах изотопов кислорода выражается в том, что их распределение между разными химическими соединениями может меняться с изменением температуры. Это свойство кислорода использует палеоклиматология — наука о климате далекого прошлого. Отношение ¹⁸O/¹⁶O в минерале зависит от температуры внешней среды во время образования минерала. Это отношение сохраняется в течение миллионов лет неизменным. И если известно время зарождения минерала, то вычислить температуру, при которой он образовался, легко.

Вода — кладовая энергии

Тяжелая вода — D₂O (окись дейтерия) — была открыта в обыкновенной в 1932 году.

Тяжелой воды в природе довольно много. Она тяжелее обычной и кипит при 101,4 °C. Этим пользуются для ее выделения: дробной перегонкой обогащают тяжелой водой обычную. Под действием электрического тока она разлагается в четыре — шесть раз медленнее, чем H₂O, следовательно, в остатке неразложившейся воды содержание тяжелой возрастает. Для получения тонны тяжелой воды надо разложить 40 тысяч тонн природной и потратить столько электроэнергии, сколько хватило бы для производства 3 тысяч тонн алюминия.

Тяжелая вода широко применяется в атомной энергетике: она отлично замедляет нейтроны — в пять раз лучше, чем графит.

В 1940 году во Франции под руководством Жолио-Кюри готовился к запуску первый атомный котел. Уже было приготовлено 180 литров тяжелой воды — почти весь мировой запас. Но вскоре началась война, немецкие войска вступили в Париж. Жолио-Кюри был вызван в гестапо. «Где спрятана тяжелая вода?» — был задан вопрос ученому. А в это время от французского берега к английскому шел пароход, на борту которого была тяжелая вода.

Немцам не удалось заполучить ее, так необходимую для запуска уранового реактора.

Кроме того, тяжелая вода является промышленным источником дейтерия.

Тяжелая вода оказывает услугу не только атомной энергетике, она позволила разрешить несколько важных биологических проблем. С ее помощью было установлено, что в человеческом организме среднее время пребывания молекулы воды составляет 14 суток, а у золотой рыбки — всего лишь 4 часа.

Мышам давали жир, содержащий дейтерий. Оказалось, что его запас у животных постоянно меняется: пищевой жир откладывается в запас, а расходуется уже отложенный.

В природе некоторые растения неравнодушны к тяжелой воде: они не пускают ее в свой организм. Так, шведские ученые обнаружили, что вода, в которой замачивался ячмень, содержит повышенное количество D₂O. Ячмень не впитывает молекулы тяжелой воды. Если по нескольку раз замачивать его в одной и той же воде, то содержание дейтерия возрастает в семь-десять раз.

Имеют ли практическое значение растения — концентраторы тяжелой воды? Имеют, вернее — будут иметь, ведь воды на Земле очень и очень много, а в ней содержится 40 биллиардов тонн дейтерия. Если, используя управляемую термоядерную реакцию, извлечь всю энергию, то ее можно получить гораздо больше, чем от всех разведанных природных залежей нефти, угля, торфа.

Один из самых древних

«…Вдруг раздались раскаты грома, и от горного пламени покатились вниз черные серные пары. Все разбежались. Плиний поднялся и, опираясь на двух рабов, думал тоже уйти; но смертоносный пар окружил его со всех сторон, его колени подогнулись, он снова упал и задохнулся».

Так погиб величайший ученый древности Плиний Старший. Это случилось в 79 году н. э., во время катастрофического извержения Везувия. Пепел засыпал два цветущих и богатых города — Геркуланум и Помпею. Ядовитый сернистый газ задушил многие сотни людей.

Сернистый газ — едва ли не первое соединение серы, с которым познакомились люди. Долгое время знали только об удушающих качествах SO₂, и никто не подозревал, что со временем он станет очень важным сырьем химической промышленности. Знали лишь, что сернистый газ образуется при горении серы — элемента, сыгравшего в истории химии огромную роль, подобно закону Архимеда в эволюции физики.

Сера — одно из первых простых веществ, о которых знало человечество; «начало начал» древнейших философов и алхимиков; элемент, окутанный мистикой и тайнами… Никто еще не написал полной истории серы, и едва ли это возможно, ибо истоки сведений о ней теряются в далеких тысячелетиях и только отдельные странички ее биографии предстают перед нашими глазами.

Мы мысленно листаем эти страницы…

В древности люди наделяли серу таинственными, сверхъестественными свойствами.

С течением времени познания человека о сере делались более обширными.

Восточные страны с тысячелетними культурами дали всему цивилизованному миру первые письменные сведения о сере.

…Древний Китай. Страницы китайских рукописных книг первые возвестили миру о приготовлении пороха. В его состав входила сера.

…Древний Египет. Сохранившиеся пирамиды повествуют нам об использовании серы для изготовления красок и косметических средств еще во II тысячелетии до н. э.