Справочник химика 21. Открытие гелия
Блог Юрия Ретромана.Открытие гелия. Открытие вакуума. Как был открыт гелий. Как был открыт вакуум.Открытие гелия. Открытие вакуума
Знания о том как было открыто что-то новое всегда интересны и познавательны. Мы можем пользоваться вещами или встречаться с различными явлениями ежедневно, но не знать кем они были открыты и при каких обстоятельствах. В связи с этим я решил в рубрику Уголок Эрудита периодически добавлять информацию о том как были открыты те или иные явления или изобретения. Начнем с физики. Сегодня мы рассмотрим кем и как были открыты вакуум и гелий.
Открытие гелия. Как был открыт гелий.
Французский и английский астрономы Жюль Жансен и Джозеф Норман Локьер, наблюдая солнечные протуберанцы, обнаружили в 1868 году в их спектре линию, которую не смогли определить ни по одному из известных тогда элементов. В 1871 году Локьер объяснил происхождение этой спектральной линии присутствием на Солнце неизвестного элемента и назвал его «гелий» (по-гречески «солнце»). Лишь в 1895 году английский физик и химик Уильям Рамзай открыл впервые гелий на Земле. При нагревании радиоактивного минерала клевеита он увидел в спектре выделенного газа ту же спектральную линию.
Открытие вакуума. Как был открыт вакуум.
Честь открытия вакуума принадлежит итальянскому математику и физику Эванджелисте Торричелли (1608–1647), ученику Галилео Галилея. В 1643 году по поручению Торричелли знаменитый опыт провел итальянский физик Вивиани. Он наполнил ртутью длинную стеклянную трубку, закрытую с одного конца, и опустил ее свободным концом в чашку с ртутью. Обнаружилось, что при достаточной длине трубки уровень ртути в ней понижается, а над поверхностью ртути образуется пустота. Торричелли объяснил это явление тем, что давление атмосферы, действующее на поверхность ртути в чашке, уравновешивается весом столба ртути. Высота этого столба на уровне моря составляет около 760 миллиметров. Если длина трубки больше этого значения, над поверхностью ртути образуется пустота. Чтобы доказать, что пространство над ртутью остается пустым, Торричелли впускал в него воду, которая врывалась в это пространство «со страшным напором» и целиком его заполняла. Таким образом Торричелли отверг господствовавшее до того времени объяснение, согласно которому ртуть заполняет трубку, вода заполняет всасывающий трубопровод насосной установки и т. д., потому что «природа боится пустоты», и доказал существование атмосферного давления. Безвоздушное пространство над свободной поверхностью жидкости в закрытом сверху резервуаре называют торричеллиевой пустотой.
Видео. Что такое вакуум.
11 февраля 2012 от RetromanОткрытие гелия
Химический элемент гелий сначала был обнаружен на Солнце и лишь потом — на Земле.
Основная часть элементов периодической системы Менделеева была открыта в XIX и XX веке. Это объясняется тем, что большинство из них в природной форме встречается крайне редко и, чтобы их обнаружить (или получить), нужен определенный уровень развития техники. У каждого элемента своя история открытия. Пожалуй, наиболее поучительная — у гелия, ведь вплоть до конца 1930-х годов ученые не могли окончательно опровергнуть предположение, что где-нибудь во Вселенной могут существовать химические элементы, которых нет на Земле. Если бы это оказалось правдой, был бы подвергнут сомнению один из главных принципов современной науки, согласно которому все известные нам в настоящее время законы природы действовали и будут действовать всегда и во всех точках Вселенной (в этом состоит принцип Коперника).
Ключевую роль в истории открытия гелия сыграл Норман Локьер, основатель одного из передовых мировых научных изданий — журнала Nature. В процессе подготовки к выпуску журнала он познакомился с лондонским научным истеблишментом и увлекся астрономией. Это было время, когда, вдохновленные открытием Кирхгофа—Бунзена, астрономы только начинали изучать спектр света, испускаемого звездами. Локьеру самому удалось сделать ряд важных открытий — в частности, он первым показал, что солнечные пятна холоднее остальной солнечной поверхности, а также первый указал на наличие у Солнца внешней оболочки, назвав ее хромосферой. В 1868 году, исследуя свет, излучаемый атомами в протуберанцах — огромных выбросах плазмы с поверхности Солнца, — Локьер заметил ряд прежде неизвестных спектральных линий (см. Спектроскопия). Попытки получить такие же линии в лабораторных условиях окончились неудачей, из чего Локьер сделал вывод, что он обнаружил новый химический элемент. Локьер назвал его гелием, от греческого helios — «Солнце».
Ученые недоумевали, как им отнестись к появлению гелия. Одни предполагали, что при интерпретации спектров протуберанцев была допущена ошибка, однако эта точка зрения получала все меньше сторонников, поскольку все большему количеству астрономов удавалось наблюдать линии Локьера. Другие утверждали, что на Солнце есть элементы, которых нет на Земле — что, как уже говорилось, противоречит главному положению о законах природы. Третьи (их было меньшинство) считали, что когда-нибудь гелий будет найден и на Земле.
В конце 1890-х годов лорд Рэлей и сэр Уильям Рамзай провели серию опытов, приведших к открытию аргона. Рамзай переделал свою установку, чтобы с ее помощью исследовать газы, выделяемые урансодержащими минералами. В спектре этих газов Рамзай обнаружил неизвестные линии и послал образцы нескольким коллегам для анализа. Получив образец, Локьер сразу же узнал линии, которые более четверти века назад он наблюдал в солнечном свете. Загадка гелия была решена: газ, несомненно, находится на Солнце, но он существует также и здесь, на Земле. В наше время этот газ больше всего известен в обычной жизни как газ для надувания дирижаблей и воздушных шаров (см. Закон Грэма), а в науке — благодаря его применению в криогенике, технологии достижения сверхнизких температур.
Короний и небулий
Вопрос о том, есть ли где-нибудь во Вселенной химические элементы, которых нет на Земле, не потерял свою актуальность и в XX веке. При исследовании внешней солнечной атмосферы — солнечной короны, состоящей из горячей сильно разреженной плазмы, — астрономы обнаружили спектральные линии, которые им не удалось отождествить ни с одним из известных земных элементов. Ученые предположили, что эти линии принадлежат новому элементу, который получил название короний. А при изучении спектров некоторых туманностей — далеких скоплений газов и пыли в Галактике — были обнаружены еще одни загадочные линии. Их приписали другому «новому» элементу — небулию. В 1930-е годы американский астрофизик Айра Спрейг Боуэн (Ira Sprague Bowen, 1898–1973) пришел к выводу, что линии небулия на самом деле принадлежат кислороду, но приобрели такой вид из-за экстремальных условий, существующих на Солнце и в туманностях, причем условия эти не могут быть воспроизведены в земных лабораториях. Короний же оказался сильно ионизированным железом. А эти линии получили название запрещенные линии.
Биографии: Джозеф Норман ЛОКЬЕР
gitak.ru
ГЕЛИЙ | Энциклопедия Кругосвет
ГЕЛИЙ, He (helium), химический элемент из семейства благородных (инертных) газов He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, составляющих VIIIA подгруппу в периодической системе элементов, или, как ее еще называют, нулевую группу.
История открытия.
Гелий впервые был идентифицирован как химический элемент в 1868 П.Жансеном при изучении солнечного затмения в Индии. При спектральном анализе солнечной хромосферы была обнаружена ярко-желтая линия, первоначально отнесенная к спектру натрия, однако в 1871 Дж.Локьер и П.Жансен доказали, что эта линия не относится ни к одному из известных на земле элементов. Локьер и Э.Франкленд назвали новый элемент гелием от греч. «гелиос», что означает солнце. В то время не знали, что гелий – инертный газ, и предполагали, что это металл. И только спустя почти четверть века гелий был обнаружен на земле. В 1895, через несколько месяцев после открытия аргона, У.Рамзай и почти одновременно шведские химики П.Клеве и Н.Ленгле установили, что гелий выделяется при нагревании минерала клевеита. Год спустя Г.Кейзер обнаружил примесь гелия в атмосфере, а в 1906 гелий был обнаружен в составе природного газа нефтяных скважин Канзаса. В том же году Э.Резерфорд и Т.Ройдс установили, что a-частицы, испускаемые радиоактивными элементами, представляют собой ядра гелия.
Распространенность в природе.
Содержание гелия в мировом пространстве составляет 28% (второе место после водорода). Гелий – основной компонент звездной материи. В результате углеродного цикла (сложная цепь ядерных реакций), впервые изученного Х.Бете в 1939, водород в звездном веществе превращается в гелий, при этом происходит значительное выделение энергии (см. также ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ). В земной атмосфере гелий составляет всего 0,0005% об., так как он чрезвычайно легок и слабо удерживается гравитационным полем земли. Гелий образуется при распаде тяжелых радиоактивных элементов, находящихся в расплавленном земном ядре, и медленно диффундирует через земную мантию. Тепловая энергия, выделяющаяся при ядерных процессах, поддерживает ядро земли в расплавленном состоянии. Природный метан, добываемый из скважин, содержит ок. 1,75% гелия и 0,5% CO2. После удаления CO2, глубокого охлаждения природного газа до –185° C и сжатия образуется жидкий метан, а в газовой фазе остаются гелий и азот. Метод глубокого охлаждения позволяет получать гелий чистотой 98% и выше.
Свойства.
Гелий имеет одну-единственную электронную оболочку, занятую двумя электронами, т.е. его оболочка полностью заполнена электронами, которые испытывают сильное притяжение ядра, а значит, очень устойчивы; поэтому гелий не вступает в химические реакции, не образует химические соединений и не имеет степеней окисления. Гелий – бесцветный одноатомный газ без запаха; он не вступает в реакции ни с одним химическим элементом, и его атомы не соединяются даже между собой. Наиболее распространенный изотоп 4He содержит в ядре два протона и два нейтрона, поэтому его массовое число равно 4. Более редкий изотоп 3He с одним нейтроном был открыт в 1939 Л.Альваресом и Р.Кернегом. Содержание 3He составляет 10–5% гелия, находящегося в природном газе, добываемом из скважин. 3He получается в ядерных реакциях при распаде трития (3H-изотоп водорода). Гелий – необычное вещество, по свойствам он близок к состоянию идеального газа
| СВОЙСТВА 4He | |
| Атомный номер | 2 |
| Атомная масса | 4,0026 |
| Плотность, г/см3 | 0,178 |
| Температура плавления, °С | –272,2 (при 26 атм) |
| Температура кипения, °С | –268,93 |
| Критическая температура, К | 5,25 |
| Критическое давление, МПа | 0,23 |
| Содержание в земной коре, % | 0,0000003 |
| Степени окисления | – |
Жидкий и твердый гелий.
Жидкий гелий обладает рядом уникальных свойств; он имеет самую низкую температуру кипения: 4He кипит при 4,22 K, а 3He – 3,19 K. Это свойство гелия используют для создания низких температур. Гелий – единственное вещество на земле, которое при нормальном давлении не кристаллизуется вблизи абсолютного нуля, что объясняется слабым межатомным взаимодействием и квантовыми свойствами. Жидкий гелий бесцветен, очень текуч и имеет очень низкое поверхностное натяжение. Изотопы гелия в жидком состоянии сильно различаются. Так, 4He имеет две формы: при температурах выше 2,18 K существует 4He, а ниже 2,18 K происходит необычный переход (фазовый переход второго рода) в 4He-II. Если пустой стеклянный сосуд погрузить в 4He-II, то жидкость будет медленно подниматься вверх по стенкам и перетекать внутрь до выравнивания уровней жидкости снаружи и внутри. Если сосуд приподнять, то процесс пойдет обратно до нового выравнивания уровней жидкостей. Это – пленочное движение; оно характерно только для 4He-II. Другое аномальное свойство 4He-II – способность жидкости перетекать из области более низких температур в область более высоких. 4He-II обладает сверхтекучестью (явление сверхтекучести открыл П.Л.Капица в 1938) – свойством, известным только для жидкого гелия. Явление сверхтекучести объясняется на основе двухжидкостной модели. Согласно ей, 4He-II состоит из двух полностью взаимопроникающих жидкостей – нормальной и сверхтекучей; последняя является идеальной жидкостью и не испытывает сопротивления при протекании через узкие капилляры. Согласно теории, в 4He-II существуют необычные температурные волны (второй звук). Объяснение аномалий 4He-II дается на основе представлений квантовой механики.
Жидкие 3He и 4He называются квантовыми жидкостями. 4He не имеет ядерного спина, а у 3He он равен 1/2 в единицах постоянной Планка. Удивительное различие состоит также в том, что 4He-II – сверхтекучая жидкость, а сопротивление текучести 3He резко возрастает с уменьшением температуры. Гелий-3 становится, однако, сверхтекучим при температуре примерно 0,001 К, как было открыто в 1972. Это явление аналогично явлению сверхпроводимости, которая рассматривается как сверхтекучесть «электронной жидкости» (см. также СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ). В 3He обнаружен новый тип звука при очень низких температурах, нулевой звук, предсказанный Л.Д.Ландау и относящийся к волнам, характерным для ионизованных газов (плазмы). См. также СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ.
Растворы изотопов гелия также необычны. Ниже 0,9 K раствор спонтанно делится на две части, образуя раствор, обогащенный 3He и текущий над раствором, обогащенным 4He. 6% 3He растворимы в 4He, но 4He не растворяется в 3He при абсолютном нуле.
Твердый гелий можно получить сжатием 4He до 25 атм или 3He до 34 атм при низких температурах. Твердый гелий – кристаллическое прозрачное вещество, причем границу между твердым и жидким гелием трудно обнаружить, так как их рефракции близки.
Применение.
Гелий является важным источником низких температур. При температуре жидкого гелия тепловое движение атомов и свободных электронов в твердых телах практически отсутствует, что позволяет изучать многие новые явления, например сверхпроводимость в твердом состоянии. Газообразный гелий используют как легкий газ для наполнения воздушных шаров. Поскольку он негорюч, его добавляют к водороду для заполнения оболочки дирижабля. Так как гелий хуже растворим в крови, чем азот, большие количества гелия применяют в дыхательных смесях для работ под давлением, например при морских погружениях, при создании подводных тоннелей и сооружений. При использовании гелия декомпрессия (выделение растворенного газа из крови) у водолаза протекает менее болезненно, менее вероятна кессонная болезнь, исключается такое явление, как азотный наркоз, – постоянный и опасный спутник работы водолаза. Смеси He–O2 применяют, благодаря их низкой вязкости, для снятия приступов астмы и при различных заболеваниях дыхательных путей.
Гелий используют как инертную среду для дуговой сварки, особенно магния и его сплавов, при получении Si, Ge, Ti и Zr, для охлаждения ядерных реакторов. Другие применения гелия – для газовой смазки подшипников, в счетчиках нейтронов (гелий-3), газовых термометрах, рентгеновской спектроскопии, для хранения пищи, в переключателях высокого напряжения. В смеси с другими благородными газами гелий используется в наружной неоновой рекламе (в газоразрядных трубках). Жидкий гелий выгоден для охлаждения магнитных сверхпроводников, ускорителей частиц и других устройств. Необычным применением гелия в качестве хладагента является процесс непрерывного смешения 3He и 4He для создания и поддержания температур ниже 0,005 K.
www.krugosvet.ru
Как открыли гелий
150 лет назад был открыт гелий - химический элемент, активно использующийся сегодня в промышленности, науке и медицине. Об истории его обнаружения и сферах применения рассказывает Day.Az со ссылкой на Gazeta.ru.
18 августа 1868 года французский ученый Пьер Жансен, находясь во время полного солнечного затмения в индийском городе Гунтур, впервые исследовал хромосферу Солнца - его внешнюю оболочку. Жансену удалось настроить спектроскоп таким образом, чтобы спектр короны Солнца можно было наблюдать не только при затмении, но и в обычные дни. Уже на следующий день, изучая протуберанцы (массы относительно холодного вещества, которые поднимаются и удерживаются над поверхностью Солнца магнитным полем), в результатах спектроскопии Жансен обнаружил не только синюю, зелено-голубую и красную линии водорода, но и очень яркую желтую, которую астроном и его коллеги первоначально приняли за линию натрия.
Спустя два месяца, 20 октября, английский астроном Норман Локьер, не зная о разработках французского коллеги, также провел исследования солнечного спектра.
Обнаружив неизвестную желтую линию с длиной волны 588 нм, он обозначил ее D3.
Письма Жансена и Локьера об открытии новой линии солнечного спектра поступили во Французскую Академию наук в один день - 24 октября 1868 года, однако письмо Локьера, написанное им четырьмя днями ранее, пришло на несколько часов раньше. На следующий день оба письма были зачитаны на заседании Академии. В честь нового метода исследования протуберанцев Французская академия решила отчеканить медаль. На одной стороне медали были выбиты портреты Жансена и Локьера над скрещенными ветвями лавра, а на другой - изображение мифологического бога света Аполлона, правящего в колеснице четверкой коней, скачущей во весь опор.
Локьер пытался воссоздать новые спектральные линии в лабораторных условиях, но все его попытки заканчивались неудачей. Тогда он понял, что обнаружил новый химический элемент. Локьер назвал его гелием, от греческого helios - "Солнце".
Отношение ученых к открытию гелия было противоречивым. Одни предполагали, что при интерпретации спектров протуберанцев была допущена ошибка, однако эта точка зрения получала все меньше сторонников, поскольку все большему количеству астрономов удавалось наблюдать линии Локьера. Другие утверждали, что на Солнце есть элементы, которых нет на Земле, что противоречило идее о том, что все известные нам в настоящее время законы природы действовали и будут действовать всегда и во всех точках Вселенной. Третьи (их было меньшинство) считали, что когда-нибудь гелий будет найден и на Земле.
Однако именно они и оказались правы. В 1895 году шотландский химик Уильям Рамзай, исследуя образец газа, полученного при разложении минерала клевеита, обнаружил в его спектре неизвестные линии и послал образцы нескольким коллегам для анализа. Получив образец, Локьер сразу же узнал линии, которые более четверти века назад он наблюдал в солнечном свете. Загадка гелия была решена: газ, несомненно, находится на Солнце, но он существует также и здесь, на Земле.
Гелий - второй по распространенности элемент во Вселенной, на его долю приходится 23% всей космической массы.
Тем не менее, на Земле он встречается редко. Этот элемент - один из продуктов ядерного распада, поэтому его источник - руды радиоактивных элементов.
К началу ХХ века была окончательно доказано присутствие гелия в атмосфере Земли. В 1906 году физикам удалось получить жидкий гелий, а в 1926 - добиться его кристаллизации. В 1938 году советский физик Петр Капица открыл явление сверхтекучести жидкого гелия-II, которое заключается в резком снижении коэффициента вязкости, вследствие чего гелий течет практически без трения.
В промышленности гелий получают из гелийсодержащих природных газов. От других газов гелий отделяют методом глубокого охлаждения, используя то, что он сжижается труднее всех остальных газов.
Впервые гелий применили в Германии. В 1915 году немцы стали наполнять им свои дирижабли, бомбившие Лондон. Вскоре легкий, но негорючий газ стал незаменимым наполнителем воздухоплавательных аппаратов. Начавшийся в середине 1930-х годов упадок дирижаблестроения повлек некоторый спад в производстве гелия, но лишь на короткое время. Этот газ все больше привлекал к себе внимание химиков, металлургов и машиностроителей.
Сегодня гелий используется в пищевой промышленности как пропеллент и упаковочный газ, в качестве хладагента для получения сверхнизких температур, для наполнения воздушных шариков и оболочек метеорологических зондов, для наполнения колб филаментных светодиодных ламп, что позволяет эффективно отводить тепло от светодиодных нитей, для поиска утечек в трубопроводах и котлах, в качестве носителя в газовой хроматографии и во многих других сферах.
В научных исследованиях и в технике широко применяется жидкий гелий. Сверхнизкие температуры благоприятствуют углубленному познанию вещества и его строения - при более высоких температурах тонкие детали энергетических спектров маскируются тепловым движением атомов.
Гелиокислородные смеси стали надежным средством профилактики кессонной болезни и дали большой выигрыш по времени при подъеме водолазов.
Растворимость газов в жидкостях, при прочих равных данных, прямо пропорциональна давлению. У водолазов, работающих под большим давлением, в крови растворено азота гораздо больше в сравнении с нормальными условиями, существующими на поверхности воды. При подъеме с глубины, когда давление приближается к нормальному, растворимость азота понижается, и его избыток начинает выделяться. Если подъем совершается быстро, выделение избытка растворенных газов происходит столь бурно, что кровь и богатые водой ткани организма, насыщенные газом, буквально вспениваются от массы пузырьков азота.
Образование пузырьков азота в кровеносных сосудах нарушает работу сердца, появление их в мозгу нарушает его функции, все это ведет к тяжелым расстройствам жизнедеятельности организма и в итоге - к смерти. Для того, чтобы предупредить развитие описанных явлений, подъем водолазов происходит очень медленно.
При этом избыток растворенных газов выделяется постепенно, и никаких болезненных расстройств не происходит. С применением искусственного воздуха, в котором азот заменяется менее растворимым гелием, возможность вредных расстройств устраняется почти полностью. Это позволяет увеличивать глубину опускания водолазов (до 100 и более метров) и время пребывания под водой.
"Гелиевый" воздух имеет плотность в три раза меньше плотности обычного воздуха. Поэтому дышать таким воздухом легче, чем обычным (уменьшается работа дыхательных мышц). Это обстоятельство имеет важное значение при заболевании органов дыхания. Поэтому "гелиевый" воздух применяется также в медицине при лечении астмы, удушья и других болезней.
Кроме того, гелий - удобный индикатор для геологов.
При помощи гелиевой съемки можно определять на поверхности Земли расположение глубинных разломов. Гелий как продукт распада радиоактивных элементов, насыщающих верхний слой земной коры, просачивается по трещинам, поднимается в атмосферу. Около таких трещин и особенно в местах их пересечения концентрация гелия более высокая. Эта закономерность используется для исследования глубинного строения Земли и поиска руд цветных и редких металлов.
Другие интересные новости читайте на странице Day.Az в Facebook
Самое важное и срочное мы публикуем на странице в Telegram. Подпишись!news.day.az
Открытие гелия - Справочник химика 21
Значение водорода в химии Космоса исключительно велико. Водород — наиболее распространенное вещество Вселенной. Солнце на 75% состоит из водорода, огромные количества молекулярного и атомного водорода рассеяны в космическом пространстве и сосредоточены в звездах. Уже одно это обстоятельство заставляет думать о роли простейших атомов в эволюции звезд. Открытие гелия и неизменное соседство этих двух элементов в космических телах (24% массы Солнца составляет гелий и 1% приходится на остальные элементы) казалось загадочным до тех пор, пока ядерные реакции не стали объектом тщательных исследований. Пред- [c.149]
Долгое нремя было неясно, что собой представляет солнечный элемент . Сам Н. Локьер склонялся к мысли, что гелий это составная часть всех химических элементов, т. е. первичная материя . На протяжении почти четверти века после открытия гелий считался гипотетическим элементом, существование которого связывалось только с Солнцем. [c.284]Задолго до открытия гелия, в 1785 г. англичанин Кавендиш пропусканием электрического разряда через воздух осуществлял взаимодействие его компонентов, которое может быть описано уравнением [c.501]
Инертные газы обнаружены в атмосфере в 1894 г. После того как были открыты гелий, неон, аргон и криптон, завершающие четыре первых периода таблицы Менделеева, уже не вызывало сомнений, что пятый и шестой периоды тоже должны оканчиваться инертным газом. [c.81]
Рэлей, который начал работу, и Рамзай, закончивший ее, совместно сообшили о своем открытии в Британском обществе научного прогресса в 1894 г. Они заявили, что открыли новый элемент, который не может быть помещен в какую-либо группу Периодической таблицы. По предложению председателя собрания газу дали название аргон (от греч. арубг — ленивый). Впоследствии Рамзаем были открыты гелий, неон, криптон и ксенон. В соответствии с относительными атомными массами и отсутствием химической активности они были помещены вместе с аргоном и образовали новую восьмую (по терминологии автора — нулевую) группу Периодической таблицы. Они получили название инертных газов в настоящее время обычно их называют благородными газами . [c.371]
Медаль, отлитая в память открытия гелия на Солнце [c.128]
Инертные газы обнаружены в атмосфере в 1894 году. После того как были открыты гелий, неон, аргон и криптон, завершающие четыре первых периода таблицы Менделеева, уже не вызывало сомнений, что пятый и шестой периоды тоже должны оканчиваться инертным газом. Но найти их удалось не сразу. Это и неудивительно в 1 м воздуха 9,3 л аргона и всего лишь 0,08 мл ксенона. [c.36]
Американский химик Уильям Фрэнсис Гиллебранд (1853—1925) больше всего известен своими работами по гелию. Еш,е до открытия гелия на Земле, он в 1889 году обнаружил гелий в газообразных включениях урансодержащих минералов. Менее известно, что этот же ученый успешно работал и в области редких земель. [c.83]
Открытия при помощи спектроскопа новых элементов, в особенности открытие гелия сначала на Солнце, а через 27 лет на Земле, поражали современников и вдохновляли ученых на поиски новых элементов. [c.7]
Открытие гелия. В 1868 г., как только во время солнечного затмения из-за лун-вого диска, скрывшего солнце, выступили протуберанцы, на один из них был впервые направлен спектроскоп. В спектре протуберанца оказалось несколько светлых линий, в том числе яркая желтая линия. Этой линии не сказалось в спектрах земных источников света, и она была поэтому приписана неизвестному на земле [c.177]
Открытие неона, криптона и ксенона. Открытие гелия, занявшего в периодической таблице уже приготовленное Рамзаем место между фтором и литием, сделала существование остальных инертных газов для Рамзая несомненным, и он еще с большим рвением продолжал их поиски, после того как предварительно Рамзай, по его словам, - по примеру нашего учителя Менделеева описал поскольку возможно было, ожидаемые свойства и предполагаемые отношения газообразного элемента, который должен был бы заполнить пробел между гелием и аргоно.м . [c.178]
О. S. Расскажите по-английски, что вы знаете о некоторых исторических фактах открытия гелия и аргона. [c.258]
Открытие гелия. В 1868 г.. как только во время солнечного затмения из-за лунного диска, скрывшего солнце, выступили протуберанцы, на один из них был впервые направлен спектроскоп. В спектре протуберанца оказалось несколько светлых линий, в том числе яркая желтая линия. Этой линии не оказалось в спектрах земных источников света, и она была поэтому приписана неизвестному на земле элементу, предположительно металлу, который и был назван гелием — солнечным (окончание ий принято придавать названиям элемен-тов-металлов). Однако новая спектральная линия означает не обязательно новый химический элемент. Она может означать и новое, еще не воспроизведенное в земных условиях состояние какого-либо из известных элементов. [c.249]
Переход первой фазы во вторую обусловливается совершенствованием материальной базы исследования созданием новых инструментов (например, спектроскопа —открытие гелия) и совершенствованием старых инструментов так, разница в весе двух образцов азота, давшая повод к открытию аргона, не могла бы быть уловлена с помощью весов, которыми пользовались исследователи ХУП в. [c.251]
После того как были открыты гелий и аргон, вывод о существовании неона, криптона, ксенона и радона ясно следовал из периодического закона поиски этих элементов в воздухе привели к открытию первых трех из них радон был открыт позже при исследовании свойств радия и других радиоактивных веществ. В результате изучения связи между [c.134]
Применение инертных газов. После открытия гелия Рамзаем в лондонском журнал Панч была помещена карикатура, [c.201]
Автор приводит весьма распространенную легенду об истории открытия гелия, ничего общего с действительностью не имеющую. [c.227]
В Списке сочинений М-ва про 5-е изд. им написано Это издание много переработано мною самим. С него сделаны были немецкий и английский переводы (см. Архив Д. И. М-ва, т. 1, с. 80, 1016/1 и с. 153). В библиогр. указаниях в сб. 1958 г. (см. № 1503, с. 744) указывается, что это издание коренным образом переработано по сравнению с 4-м изд. и вообще изд. 5 и 6 более переделывались (см. об этом Архив Д. И. М-ва, т. 1, с. 115, 1039). Весь текст книги разделен на основной (корпус) и дополнительный, отнесенный в примечания (петит). Книга приняла общий вид, отвечающий изд. 8, а глава, посвященная периодич. закону, стала гл. 15 . В этом издании содержится отклик на открытие гелия. [c.181]
В 90-х годах прошлого столетия английский химик Рамзай открыл два новых газообразных элемента—гелий и аргон. Определив их атомные веса, он предложил Д. И. Менделееву включить в периодическую систему нулевую группу, поместив ее слева от I группы. Вновь открытые гелий и аргон были помещены перед литием и калием. Рамзай высказал предположение о существовании в природе и других инертных газов, которые по примеру гелия и аргона доллпериодической системой, побудили его продолжить исследования. Вскоре были открыты неон, криптон и ксенон, атомные веса которых оправдали их размещение перед указанными щелочными металлами. [c.87]
Но не истекло года со дня открытия гелия, как Кайзер опроверг это мнение. Он рассудил, что характерные для гелия линии спектра не удается обнаружить в воздухе лишь потому, что его там очень мало. Надо изучать некий воз- [c.62]
Книга открывается главой, в которой рассказана история открытия гелия, описаны его распространенность и содержание на земле, его выделение и промышленные применения. Главы II VI и VII посвящены физическим свойствам и характеристи-h нам гелия в газообразном, жидком и твердом состояниях, при-I чем описание свойств гелия сопровождается описанием методов измерения, применяемой аппаратуры, разнообразных наблюденных эффектов и т. д. Методы ожижения гелия и техника работы с жидким гелием выделены в отдельную главу— III. Подробно рассмотрены диаграмма состояния гелия (гл. IV) и фазовые переходы второго рода, наблюдающиеся в жидком ге-I (гл. V). [c.5]
Перевод Н. А. БРИЛЛИАНТОВА 1. ОТКРЫТИЕ ГЕЛИЯ [c.11]
Гелий (Helium). История открытия гелия может служить блестящим примером могущества науки. Гелий был открыт в 1868 г. двумя астрономами — французом П. Жансеном и англичанином Д. Н. Локьером при изучении спектров Солнца. В этих спектрах обнаружилась ярко-желтая линия, которая ие встречалась в спектрах известных в то время элементов. Эта линия была приписана существованию на Солнце нового элемента, ие известного на Земле, который получил название гелий . Спустя почти 30 лет после этого, Рамзай при нагревании минерала клевеита получил газ, спектр которого оказался тождественным со спектром гелия. Таким образом, гелий был открыт на Солнце раньше, чем его нашли на Земле. [c.669]
В 1868 г. французский астроном П. Жапсеи и английский астрофизик Н. Локьер независимо друг от друга сделали наблюдения, которые привели их к открытию гелия на Солнце. В августе этого же года П. Жансен, находясь в Индии в составе экспедиции по наблюдению полного солнечного затмения, при анализе полученной им спектрограммы солнечной короны обнаружил яркую желтую линию, которая пе совпадала с известными фраупгоферовымн линиями 0 и >2, характерными для натрия. Все попытки воспроизвести эту линию (позже она была названа линией /)з) в лабораторных условпях и приписать происхождение указанной линии водороду не привели к успеху, так как в спектре водорода линия Въ не наблюдалась. [c.283]
Более 25 лет после этого открытие гелия в солнечной атмосфере оставалось лишь интересным фактом, несмотря на то что существовали некоторые указания о наличии гелия на земле. Так, в 1881 г. итальянец Л. Пальмиери сообщил об открытии им гелия в газах, выделенных из вулканических пород Везувия, но это сообщение было встречено с полным недоверием. [c.189]
В частности, из Англии поступило сообщение (ег авторы У. Рамзай и Ф. Содди) об открытии гелия в нрс дуктах излучения радия — так пришло в физику нрех ставление о природе альфа-излучения. (Факт существо вания излучения двух видов —а и р— обнаружен в 1899 1 Резерфордом.) [c.320]
Открытие. Гелий обнаружен в 1868 г. методом спектрального анализа солнечного излучения (Локьер и Франилечд, Англия Жансен, Франция) на Земле гелий был найден в 1894 г. в минерале клевеите (Рамзай, Англия). Остальные стабильные благородные газы открыты на Земле в период 1892— 1897 гг. (Рамзай, Рэлей и др., Англия). Радиоактивные изотопы радона обнаружены только в XX в. [c.388]
Природа пористого материала. Перед использованием в молекулярноситовой хроматографии пористый материал должен набухнуть и впитать жидкую фазу, чтобы образовалась наполненная растворителем губка , в которую молекулы могут диффундировать. Поскольку молекулярно-ситовая хроматография проводится с различными жидкими фазами, начиная от воды и кончая углеводородными растворителями, то необходим большой набор различных пористых материалов — от гидрофильных, которые набухают в воде, до липофильных, которые впитывают неполярные органические растворители. Наиболее широко используемым гидрофильным материалом является искусственно сшитый полисахарид, полученный при обработке декстрана (природного полимера глюкозы) различными количествами эпихлоргидрина для получения определенной степени сшитости между цепями. Существует по крайней мере восемь различных степеней сшитости между цепями самый плотный гель будет исключать соединения с молекулярными массами свыше 700. Для полного исключения соединений на большинстве открытых гелей их молекулярные массы должны быть свыше 200 000. Пределы ситового исключения других пористых материалов, включая полиакриламид (имеющий десять различных степеней пористости) и гели агарозы, достигаются для соединений с молекулярными массами до 150000 000. Могут быть также использованы твердые , жесткие материалы, такие как стеклянные зерна с контролируемой пористостью. Молекулярно-ситовую хроматографию, в которой пример няют водную подвижную фазу, иногда называют гель-фильтрационной хроматографией. [c.597]
Удивительна история открытия гелия. В августе 1868 г. французский астроном П. Ж. С. Жанссен, наблюдая в Индии полное солнечное затмение, обнаружил в спектре солнечных протуберанцев яркую желтую линию. Такой линии в этой части спектра не имел ни один из известных в то время элементов — значит, на Солнце обнаружен новый элемент, неизвестный на Земле В октябре того же года английский астроном Дж. Локьер, изучая солнечные протуберанцы, точно так же установил наличие там нового элемента. Они оба послали об этом сообщения в Парижскую Академию наук. Их получили в один и тот же день и зачитали на заседании 26 октября 1868 г. Открытие было столь удивительным, а совпадение таким необычным, что в честь знаменательного события была выбита специальная медаль. Новый элемент назвали гелием. [c.127]
После того как были открыты гелий и аргон, вывод о существовании неона, криптона, ксенона и радона ясно следовал из периодического закона попеки этих элементов в воздухе привели к открытию первых трех из них радон был открыт позже при проведении работ по изучению свойств радия и других радиоактивных веществ. В результате изучения соотношения между атомной структуро и периодическим законом Нильс Бор высказал предположение, что элемент 72 по своим свойствам должен быть похож на цирконий. Дж. Хевеши и Д. Костер, следуя этому указанию, провели тщательное изучение циркониевых руд и открыли недостающий элемент, который они назвали гафние.м. [c.92]
Очевидно, что серия Лаймана состоит из частот с ni — 1 и Яг = i + 1 п, + 2 . .. Аналогично для серии Бальмера /ii = 2, серии Пашена rii = 3, серии Брэкетта ni = 4 и для серии Пфунда Hi = 5. Волновые числа, указанные в выше приведенных примерах, отвечают линиям серии Бальмера, которые наблюдались Фраунгофером в видимой части спектра Солнца. Они возникают, когда атомы внешней холодной атмосферы Солнца абсорбируют фотоны. Открытие гелия и произошло при случайном наблюдении в солнечной хромосфере подобного излучения [1]. [c.23]
Начиная с 1895 г. последовал ряд замечательных открытий, из которых два — открытие гелия на Земле и открытие радиоактивности и радиоактивных элементов — оказались связанными так или иначе с ураном. Менделеев задался вопросом имеет ли это обстоятельство какое-то отношение к тому, что уран обладает паивысшим атомным весом и что оп замыкает собой периодическую систему элементов [c.54]
Сообщение двух английских згченых вызвало величайщий интерес. Но главное еще было впереди. Как только аргон попал в таблицу Менделеева, Рамзай увидел, что во всей таблице нет ни одного родственного аргону элемента. Все другие элементы входили в те или иные группы, а аргон стоял особняком. Но закон Менделеева исключал возможность существования безродных элементов. Через определенный период в ряду элементов, расположенных по их атомному весу, должны были появиться элементы подобные аргону. Более того, если аргон встал возле калия, элемента из первой группы, занимающего 19-ю клетку, то и неизвестные элементы из группы аргона обязательно должны оказаться в таблице перед литием, натрием, рубидием и цезием, входящими, как и калий, в первую группу. В полной уверенности, что аргон приведет за собой еще несколько элементов, Рамзай продолжал свои исследования. И вскоре последовало открытие гелия—удивительного газа, который за 30 лет до этого был обнаружен на Солнце. Гелий оказался не только в воздухе, но и во многих горных породах. Из некоторых минералов его откачивают воздушными насосами. Были открыты так же неон, ксенон, криптон и нитон, хотя для этого, правда, уже не Рамзаю, а другим ученым пришлось исследовать менее миллиардной доли кубического сантиметра одного из этих благородных , т. е. не вступающих В химические соединения, газов. Все эти газы образовали в таблице Менделеева особую нулевую группу. Самое поразительное доказательство правильности закона Менделеева заключалось в том, что все вновь открытые элементы расположились по отношению к элементам первой группы так же, как аргон по отношению к калию. Каждый вновь открываемый газ раздвигал ряд элементов, но так, что не нарушал их строя. [c.40]
Прежде чем перейти к истории открытия гелия — хронологически второго после аргона, историческая справедливость требует рассказать о запоздало обнародованных теоретических предвосхиш,ениях талантливейшего русского ученого-самородка, революционера и энциклопедиста, мечтателя и провидца Н. А. Морозова. [c.52]
Б октябре 1898 г. в физическо аудитории Московского университета И. А. Каблуков сделал доклад О том, как узнали состав солнца этот доклад входил в цикл лекций, устраиваемых для учащихся Московским педагогическим обществом. В увлекательной, популярной форме Каблуков рассказал о применении спектрального анализа для изучения химического состава солнца и 3 везд, об открытии гелия. Он говорил о большом могуществе науки, о том, что область человеческого знания беспредельна, что человек познает тайны вселенной. [c.138]
chem21.info
Открытие гелия на Солнце - Справочник химика 21
Медаль, отлитая в память открытия гелия на Солнце [c.128]
Открытия при помощи спектроскопа новых элементов, в особенности открытие гелия сначала на Солнце, а через 27 лет на Земле, поражали современников и вдохновляли ученых на поиски новых элементов. [c.7]
Открытие гелия. В 1868 г., как только во время солнечного затмения из-за лун-вого диска, скрывшего солнце, выступили протуберанцы, на один из них был впервые направлен спектроскоп. В спектре протуберанца оказалось несколько светлых линий, в том числе яркая желтая линия. Этой линии не сказалось в спектрах земных источников света, и она была поэтому приписана неизвестному на земле [c.177]
Открытие гелия. В 1868 г.. как только во время солнечного затмения из-за лунного диска, скрывшего солнце, выступили протуберанцы, на один из них был впервые направлен спектроскоп. В спектре протуберанца оказалось несколько светлых линий, в том числе яркая желтая линия. Этой линии не оказалось в спектрах земных источников света, и она была поэтому приписана неизвестному на земле элементу, предположительно металлу, который и был назван гелием — солнечным (окончание ий принято придавать названиям элемен-тов-металлов). Однако новая спектральная линия означает не обязательно новый химический элемент. Она может означать и новое, еще не воспроизведенное в земных условиях состояние какого-либо из известных элементов. [c.249]
Здесь следует отметить, что работа Бора появилась в то время (1913 г.), когда атомные спектры многих элементов были изучены и спектральный анализ нашел уже обширные применения. Так, с помощью спектрального анализа были открыты благородные газы, причем гелий был сначала обнаружен в спектре Солнца и только позже — на Земле. Было ясно, что атомные спектры представляют собой своеобразные паспорта элементов. Однако язык этих паспортов оставался непонятным были установлены [c.44]
Вслед за ними другие исследователи спектроскопически открыли еще четыре новых элемента таллий, индий, галлий и гелий. Гелий был впервые обнаружен при изучении спектра Солнца. Всего спектроскописты принимали участие в открытии 24 новых элементов. [c.28]
Следующий по времени открытия инертный газ — гелий ( солнечный ) был обнаружен на Солнце раньше, чем на Земле. Это оказалось возможным благодаря разработанному в 50-х годах прошлого века методу спектрального анализа. [c.36]
Иными словами, в 1 м воздуха содержится 9,3 л Аг, 16 мл Ne, 5 мл Не, 1 мл Кг, 0,08 мл Хе и лишь 1—2 атома Rn в 1 см . Гелий, являющийся продуктом радиоактивного распада, встречается в некоторых природных газах, в водах минеральных источников, а также в окклюдированном виде в минерале клевеите. Все эти элементы (кроме аргона) принадлежат к редким. Это обстоятельство, а также их исключительная инертность послужили причиной их сравнительно позднего открытия. В космосе гелий наряду с водородом является наиболее распространенным элементом (76 масс, долей, % Н и 23 масс, доли, % Не от общей массы вещества во Вселенной). Источником космического гелия являются термоядерные реакции, протекающие на определенной стадии эволюции звезд. Не случайно поэтому гелий впервые был открыт (1868) методом спектрального анализа на Солнце. На Земле он был обнаружен спустя почти 30 лет. [c.484]
Однако неправильно было бы думать, что работа Винклера шла гладко, без сучка, без задоринки. Вот что пишет по этому поводу Менделеев в дополнениях к восьмой главе Основ химии Сперва (февраль 1886 года) недостаток материала, отсутствие спектра в пламени горелки и растворимость многих соединений германия затрудняли исследования Винклера.. . Обратите внимание на отсутствие спектра в пламени . Как же так Ведь к 1886 году уже существовал метод спектрального анализа этим методом на Земле уже были открыты рубидий, цезий, таллий, индий, а на Солнце — гелий. Ученые достоверно знали, что каждому химическому элементу свойствен совершенно индивидуальный спектр, и вдруг отсутствие спектра [c.107]
Первым из благородных газов был открыт гелий. В 1868 г. Локьер обнаружил в солнечном спектре линию, которая располагается очень близко к /)-линии натрия и которую нельзя было отнести ни к одному из известных в то время элементов или соединений открытый таким образом новый элемент был назван гелием (от греческого слова гелиос , что значит Солнце). [c.332]
Оба исследователя приступили к работе. Опыт был так продуман, чтобы гарантировать невозможность проникновения в вакуумную аппаратуру природного гелия из воздуха. Панет и Петерс получили положительные результаты, то есть обнаружили гелий. В августе 1926 года они сообщили, что найденный гелий образовался в результате воздействия палладия на водород. Было ли это разрешением вопроса, первым шагом к появлению искусственного Солнца на Земле Сообщения в прессе спешили указать на практическую сторону открытия неограниченная возможность получения редкого гелия могла явиться неожиданным стимулом для воздухоплавания, ибо этот негорючий газ можно безопасно использовать для заполнения воздушных шаров и аэростатов. [c.213]
Здесь следует отметить, что работа Бора появилась в то время (1913 г.), когда атомные спектры многих элементов были изучены и спектральный анализ нашел уже обширные применения. Так, с помощью спектрального анализа были открыты благородные газы, причем гелий был сначала обнаружен в спектре Солнца, и только позже — на Земле. Было ясно, что атомные спектры представляют собой своеобразные- паспорта элементов. Однако язык этих паспортов оставался непонятным были установлены лишь некоторые эмпирические правила, которые описывали расположение линий в атомных спектрах. [c.64]
Впервые термоядерные реакции были открыты при изучении процессов на Солнце и звездах. В недрах звезд и на Солнце существуют сверхвысокие температуры и давления, благоприятствующие протеканию термоядерных реакций. Установлено, что на Солнце непрерывно протекает циклическая реакция с участием углерода и азота, в итоге которой из протонов образуются ядра гелия. Суммарно [c.34]
Гелий (Helium). История открытия гелия может служить блестящим примером могущества науки. Гелий был открыт в 1868 г. двумя астрономами — французом П. Жансеном и англичанином Д. Н. Локьером при изучении спектров Солнца. В этих спектрах обнаружилась ярко-желтая линия, которая ие встречалась в спектрах известных в то время элементов. Эта линия была приписана существованию на Солнце нового элемента, ие известного на Земле, который получил название гелий . Спустя почти 30 лет после этого, Рамзай при нагревании минерала клевеита получил газ, спектр которого оказался тождественным со спектром гелия. Таким образом, гелий был открыт на Солнце раньше, чем его нашли на Земле. [c.669]
В 1868 г. французский астроном П. Жапсеи и английский астрофизик Н. Локьер независимо друг от друга сделали наблюдения, которые привели их к открытию гелия на Солнце. В августе этого же года П. Жансен, находясь в Индии в составе экспедиции по наблюдению полного солнечного затмения, при анализе полученной им спектрограммы солнечной короны обнаружил яркую желтую линию, которая пе совпадала с известными фраупгоферовымн линиями 0 и >2, характерными для натрия. Все попытки воспроизвести эту линию (позже она была названа линией /)з) в лабораторных условпях и приписать происхождение указанной линии водороду не привели к успеху, так как в спектре водорода линия Въ не наблюдалась. [c.283]
Удивительна история открытия гелия. В августе 1868 г. французский астроном П. Ж. С. Жанссен, наблюдая в Индии полное солнечное затмение, обнаружил в спектре солнечных протуберанцев яркую желтую линию. Такой линии в этой части спектра не имел ни один из известных в то время элементов — значит, на Солнце обнаружен новый элемент, неизвестный на Земле В октябре того же года английский астроном Дж. Локьер, изучая солнечные протуберанцы, точно так же установил наличие там нового элемента. Они оба послали об этом сообщения в Парижскую Академию наук. Их получили в один и тот же день и зачитали на заседании 26 октября 1868 г. Открытие было столь удивительным, а совпадение таким необычным, что в честь знаменательного события была выбита специальная медаль. Новый элемент назвали гелием. [c.127]
Очевидно, что серия Лаймана состоит из частот с ni — 1 и Яг = i + 1 п, + 2 . .. Аналогично для серии Бальмера /ii = 2, серии Пашена rii = 3, серии Брэкетта ni = 4 и для серии Пфунда Hi = 5. Волновые числа, указанные в выше приведенных примерах, отвечают линиям серии Бальмера, которые наблюдались Фраунгофером в видимой части спектра Солнца. Они возникают, когда атомы внешней холодной атмосферы Солнца абсорбируют фотоны. Открытие гелия и произошло при случайном наблюдении в солнечной хромосфере подобного излучения [1]. [c.23]
Сообщение двух английских згченых вызвало величайщий интерес. Но главное еще было впереди. Как только аргон попал в таблицу Менделеева, Рамзай увидел, что во всей таблице нет ни одного родственного аргону элемента. Все другие элементы входили в те или иные группы, а аргон стоял особняком. Но закон Менделеева исключал возможность существования безродных элементов. Через определенный период в ряду элементов, расположенных по их атомному весу, должны были появиться элементы подобные аргону. Более того, если аргон встал возле калия, элемента из первой группы, занимающего 19-ю клетку, то и неизвестные элементы из группы аргона обязательно должны оказаться в таблице перед литием, натрием, рубидием и цезием, входящими, как и калий, в первую группу. В полной уверенности, что аргон приведет за собой еще несколько элементов, Рамзай продолжал свои исследования. И вскоре последовало открытие гелия—удивительного газа, который за 30 лет до этого был обнаружен на Солнце. Гелий оказался не только в воздухе, но и во многих горных породах. Из некоторых минералов его откачивают воздушными насосами. Были открыты так же неон, ксенон, криптон и нитон, хотя для этого, правда, уже не Рамзаю, а другим ученым пришлось исследовать менее миллиардной доли кубического сантиметра одного из этих благородных , т. е. не вступающих В химические соединения, газов. Все эти газы образовали в таблице Менделеева особую нулевую группу. Самое поразительное доказательство правильности закона Менделеева заключалось в том, что все вновь открытые элементы расположились по отношению к элементам первой группы так же, как аргон по отношению к калию. Каждый вновь открываемый газ раздвигал ряд элементов, но так, что не нарушал их строя. [c.40]
Б октябре 1898 г. в физическо аудитории Московского университета И. А. Каблуков сделал доклад О том, как узнали состав солнца этот доклад входил в цикл лекций, устраиваемых для учащихся Московским педагогическим обществом. В увлекательной, популярной форме Каблуков рассказал о применении спектрального анализа для изучения химического состава солнца и 3 везд, об открытии гелия. Он говорил о большом могуществе науки, о том, что область человеческого знания беспредельна, что человек познает тайны вселенной. [c.138]
Открытие и использование спектрального анализа в астрономических наблюдениях необычайно расширило наши представления о химическом элементарном составе космических тел — бесчисленного множества звезд. Еще творцы спектрального анализа Г. Кирхгоф и Р. Бунзен обнаружили в составе Солнца те же самые химические элементы, что и на Земле. Спектральный анализ стал широко применяться в астрофизических исследованиях и привел к новым открытиям. В Г868 г. новый элемент— гелий был обнаружен Дж. Н. Локьером на Солнце, и лишь в 1895 г. спустя 27 лет он был найден на Земле В. Рамзеем в радиоактивном минерале клевеите. Однако количественная оценка распространения элементов в звездах и на Солнце сопровождалась большими трудностями. Высокие температуры звезд вызывают неравномерное возбуждение разных атомов и соответственно определяют различную интенсивность испускае- [c.77]
Гелий - редкий и удивительный по своим свойствам газ, открытый впервые спектрально на Солнце (в 1868 г. Жансеном и Ло-кьером), а затем на Земле (в 1895 г. Рамзаем). Он определяет развитие самых современных технологий в различных отраслях науки и техники. [c.325]
Это элемент гелий (от греческого гелиос — солнце), открытый астрономами Ж. Жансеном и Н. Локьером, а также химиками У. Рамзаем и П. Клеве. [c.206]
Вскоре после открытия аргона (1894) был обнаружен еще один инертный газ — земной гелий. История его открытия такова во время полного солнечного затмения в 1868 г. французский астроном П. Жансен, наблюдавший затмение в Индии, сфотографировал спектр хромосферы солнца и при изучении снимка обнару>1спектре яркой линии, не совпадающей с желтой линией натрия. Двумя месяцами позднее английский -астроном Н. Локьер совместно с Е. Франкландом исследовал спектр протуберанцев солнца и вновь обнаружил желтую линию, не принадлежащую известным элементам. Он высказал предположение, что эта линия принадлежит особому элементу, содержащемуся в солнечной атмосфере. Новому элементу было присвоено название гелий (укю — солнце, греч.). Сообщение обоих астрономов поступило в Парижскую академию одновременно 23 сентября 1868 г. [c.189]
Содержащие гелий природные источники газов расположены в США в области, простирающейся от Техаса, где находятся самые богатые из них, через Оклахому, Канзас и Огайо до Нью-Йорка. Значительные источники газов открыты также в Канаде (у Инглвуда, близ Торонто). Содержание гелия в этих газах (основной составной частью которых в некоторых случаях является азот, но чаще метан) превышает иногда 1%. Европейские источники гелия значительно беднее. Однако некоторые источники минеральных газов содержат довольно большой процент гелия (Дюргейм 1,8%, Баден-Баден 0,85% и Вильдбад 0,71%) однако они могут давать в год в лучшем случае несколько сотен кубических метров гелия. Гелий был найден и в вулканических газах (соффиони Тосканы 0,26%). Кроме того, небольшие количества его обнаружены во многих местах в каменноугольных газах. Значительные количества гелия присутствуют, как показал спектральный анализ, в атмосфере Солнца, в газообразных туманностях и в некоторых звездах. [c.129]
Аналоги аргона все найдены, как упомянуто выше, в воздухе, а именно в его азоте, но они сопровождают азот и аргон также в указанных минералах, подобных клевеиту, и гелия Не = 4,0 получен впервые именно из клевеита, при нагревании его с серною кислотою, Рамзаем в 1895 г. История гелия, однако, началась гораздо ранее его получения и ему даже дано было ранее того название, так как, судя по спектру солнца, как объяснено в главе 13, Локиер предугадал элемент, дающий ярко-светложелтую линию (длина волны 587,0 тысячных микрона) и более слабую зеленую (с длиною волны 508), судя по спектральным явлениям, исследованным в солнечных выступах (протуберанцах). Отделенный, как аргон, от азота и других подмесей, гелий выделяется из смеси с другими аргоновыми газами на основании того, что он легче их всех, а потому проникает чрез пористые перегородки в наибольшем количестве, а при действии холода, даже развиваемого жидким водородом, не превращается в жидкое состояние [167] если же гелий смешан с другими аргоновыми газами, то при их сжижении растворяется в них, а такой раствор при —250° (жидкий водород) выделяет в пустоту почти один гелий. Плотность гелия лишь в 2,0 раза превосходит плотность водорода, так что после него это наиболее легкий газ. В других отношениях гелий совершенно сходствует с аргоном, а неон Ne = = 19,9, сопровождающий в воздухе гелий и имеющий плотность 9,95, отличается (и отделяется) только тем, что сжижается в холоде, доставляемом жидким воздухом, и прн уменьшенном давлении остается жидким при температуре сжиженного водорода, кипит ниже —186°, (т.-е. летучее аргона), а спектр дает с яркими красно-оранжевыми линиями (650, 641 тысячных микрона). В части аргоновых газов, подверженных сжижению, и в тех частях сжиженного воздуха, которые испаряются наиболее трудно, находятся еще два газа, считаемые, как аргон, простыми телами, но кипящие выше аргона, а именно криптон Кг = 81,8 и ксенон Хе = 128, открытые Рамзаем и Траверсом. У первого спектр зе-лено-желтого цвета (длины волн наиболее ярких линий 558, 477, 47ч и 450 тысячных микрона), а у второго — голубого цвета (длины волн 492, 481,474,467,463), плотность же у криптона 40,6 и у ксенона 63,5, т.-е. эти газы много тяжелее всех других, встречающихся в атмосфере (напр., для СО- плотность по водороду = 22). Однако их содержание в атмосфере столь мало, что нужна особая настойчивость даже для того, чтобы извлечь хоть сколько-либо такого газа, как ксенон, так как из 600 миллионов объемов воздуха удалось получить лишь около [c.171]
При изучении солнечного спектра в 1868 г. исследователи обнаружили существование на Солнце неизвестного элемента, который был назван гелием. В 1889 г. гелий был выделен при нагревании минерала клевеита, однако это открытие тогда не связали с первым. В 1894 г. Рэлей обратил внимание на различие плотностей химически полученного и атмосферного азота. Химически азот получали из различных оксидов азота, аммиака или других соединений. Атмосферный азот выделяли из воздуха после удаления из последнего кисло--рода, углекислого газа и водяного пара. Различие плотностей было небольшим (в третьей значащей цифре после запятой) 1,2506-10- г/см для химически полученного азота и 1,2572-10 г/см для атмосферного азота, но это наблюдение явилось очень важным и привело к открытию Рэлеем и Рамзаем благородных газов. Их спор с другими учеными по поводу отношения теплоемкостей благородных газов ( p v = 1,66) позволил установить их одноатом-ность и показал, как много значит определение плотности газа для его химической идентификации [1, 2]. [c.515]
Второй из этих э.лемснтов— Г е л и й Не был открыт на солнце гораздо раньше, чем на земле. Элемент этот был открыт на солнце в 1868 г. путем изучения спектра солнечных лучей (на подробно-сжях этого открытия мы здесь не можем останавливаться) и был назван гелием (что значит — солнечный). На земле он был впервые найден в 1895 г. в газах, выделяющихся ири нагревании минераЛ1а клевеита. [c.136]
Гелий — элемент необычный, и история его необычна. Он был открыт в атмосфере Солнца на 13 лет раньше, чем на Земле . Точнее говоря, в спектре солнечной короны была открыта ярко-желтая линия В, а что за ней скрывалось, стало достоверно известно лишь после того, как гелий извлекли из земных минералов, содержащих радиоактивные элешжты. [c.32]
К открытию внеземного элемента отнеслись в то время особенно уважительно, ибо 25 октября 1868 года Академия наук в Париже получила сразу два сообщения на эту тему. Одно из них поступило из прибрежного города восточной Индии. Автором его был Жансен. Другое пришло из Англии от ученого Локьера. Англичанин тоже наблюдал ту таинственную сверкающую желтую линию и дал неизвестному элементу имя гелий (производное от греческого helios — Солнце). Такое совпадение открытий показалось знаменательным Академии наук. Она учредила памятную медаль с изображением ученых Жансена и Локьера в честь обоих первооткрывателей солнечного элемента гелия. [c.43]
Гелий — от греч. Гелиос (Солнце) по открытию в солнечном спектре. Лат. Helium (Не). [c.29]
Действительно, созданный более 120 лет тому назад спектральный анализ в течение примерно 60 лет оставался только методом самых тонких физических исследований. С его помощью в 1861 г. были открыты новые элементы — рубидий и цезий, затем таллий в 1868 г. в атмосфере солнца был открыт гелий, затем, также с помощью спектроскопа, он был найден на земле. Всего спектроскопии принадлежит заслуга открытия 25 элементов. Она позволила установить состав небесных тел и изучить скорости их движения. Несмотря на эти грандиозные научные успехи, а также и некоторые чисто практические применения, лишь в период 1920—1950 гг. спектральный анализ начал постепенно проникать в практику заводских лабораторий и геологических служб. Объясняется это отчасти той же причиной — отсутствием соответствующей аппаратуры. Но большую роль играли и другие факторы. До начала тридцатых годов спектральный анализ рассматривался как метод, обладающий очень большой детективностью, но совершенно не пригодный для количественных определений. Он применялся лишь для контроля чистоты химических препаратов. Вспомним, что марка спектрально-чистый считалась гарантией высшей степени очистки. (Это при пределах обнаружения 10 % — 10 %, которые были характерны для спектральных методов того времени). Долгое время известный консерватизм мешал [c.106]
chem21.info
Открытие гелия - стр.29
Имел место даже своего рода конфликт. В то время многие ученые полагали, что «владеют» отдельными областями исследований, и не было до конца ясно, давал ли Рэлей Рамзаю разрешение работать над этой проблемой. К счастью, оба ученых оказались достаточно мудры, чтобы осознать преимущества совместной работы, и, сообща опубликовав ее результаты, они исключили возможность неприятной борьбы за первенство.
Открытие гелия
Химический элемент гелий сначала был обнаружен на Солнце и лишь потом — на Земле
1859 • ОТКРЫТИЯ
•
1859
КИРХГОФА—БУНЗЕНАСПЕКТРОСКОПИЯ
1860-е • ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МЕНДЕЛЕЕВА
1868, • ОТКРЫТИЕ ГЕЛИЯ
1892
1895ОТКРЫТИЕ АРГОНА
Основная часть элементов периодической системы Менделеева была открыта в XIX и XX веках. Это объясняется тем, что большинство из них в природной форме встречается крайне редко и, чтобы их обнаружить (или получить), нужен определенный уровень развития техники. У каждого элемента своя история открытия. Пожалуй, наиболее поучительная — у гелия, ведь вплоть до конца 1930-х годов ученые не могли окончательно опровергнуть предположение, что где-нибудь во Вселенной могут существовать химические элементы, которых нет на Земле. Если бы это оказалось правдой, был бы подвергнут сомнению один из главных принципов современной науки, согласно которому все известные нам в настоящее время законы природы действовали и будут действовать всегда и во всех точках Вселенной (в этом состоит принцип коперника).
Ключевую роль в истории открытия гелия сыграл Норман Локьер, основатель одного из передовых мировых научных изданий — журнала Nature. В процессе подготовки к выпуску журнала он познакомился с лондонским научным истеблишментом и увлекся астрономией. Это было время, когда, вдохновленные открытием кирхгофа—бунзена, астрономы только начинали изучать спектр света, испускаемого звездами. Локьеру самому удалось сделать ряд важных открытий — в частности, он первым показал, что солнечные пятна холоднее остальной солнечной поверхности, а также первый указал на наличие у Солнца внешней оболочки, назвав ее хромосферой. В 1868 году, исследуя свет, излучаемый атомами в протуберанцах — огромных выбросах плазмы с поверхности Солнца, — Локьер заметил ряд прежде неизвестных спектральных линий (см. спектроскопия). Попытки получить такие же линии в лабораторных условиях окончились неудачей, из чего Локьер сделал вывод, что он обнаружил новый химический элемент. Локьер назвал его гелием, от греческого helios — «Солнце».
Ученые недоумевали, как им отнестись к появлению гелия. Одни предполагали, что при интерпретации спектров протуберанцев была допущена ошибка, однако эта точка зрения получала все меньше сторонников, поскольку все большему количеству астрономов удавалось наблюдать линии Локьера. Другие утверждали, что на Солнце есть элементы, которых нет на Земле — что, как уже говорилось, противоречит главному положению о законах природы. Третьи (их было меньшинство) считали, что когда-нибудь гелий будет найден и на Земле.
В конце 1890-х годов лорд Рэлей и сэр Уильям Рамзай провели серию опытов, приведших к открытию аргона. Рамзай переделал свою установку, чтобы с ее помощью исследовать газы, выделяемые урансодержащими минералами. В спектре этих газов Рамзай обнаружил неизвестные линии и послал образцы нескольким коллегам для анализа. Получив образец, Локьер сразу же узнал линии, которые более четверти века назад он наблюдал в солнечном свете.
Короний и небулий
Вопрос о том, есть ли где-нибудь во Вселенной химические элементы, которых нет на Земле, не потерял свою актуальность и в XX веке. При исследовании внешней солнечной атмосферы — солнечной короны, состоящей из горячей сильно разреженной плазмы, — астрономы обнаружили спектральные линии, которые им не удалось отождествить ни с одним из известных земных элементов. Ученые предположили, что эти линии принадлежат новому элементу, который получил название короний. А при изучении спектров некоторых туманностей — далеких скоплений газов и пыли в Галактике — были обнаружены еще одни загадочные линии. Их приписали другому «новому» элементу — небулию. В 1930-е годы американский астрофизик Айра Спрейг Боуэн (Ira Sprague Bowen, 18981973) пришел к выводу, что линии небулия на самом деле принадлежат кислороду, но приобрели такой вид из-за экстремальных условий, существующих на Солнце и в туманностях, причем условия эти не могут быть воспроизведены в земных лабораториях. Короний же оказался сильно ионизированным железом. А эти линии получили название запрещенные линии.
и в течение 50 лет Локьер оставался его редактором. Он участвовал во многих экспедициях, наблюдающих за полными солнечными затмениями. Одна из таких экспедиций и привела его к открытию гелия. Локьер также известен как основатель археоастрономии — науки, изучающей астрономический смысл древних сооружений, таких как Стоунхендж, — и автор многих научно-популярных книг.
Загадка гелия была решена: газ, несомненно, находится на Солнце, но он существует также и здесь, на Земле. В наше время этот газ больше всего известен в обычной жизни как газ для надувания дирижаблей и воздушных шаров (см. закон грэма), а в науке — благодаря его применению в криогенике, технологии достижения сверхнизких температур.ДЖОЗЕФ НОРМАН ЛОКЬЕР (Joseph Norman Lockyer, 1736-1920) — английский ученый. Родился в городе Рагби в семье военного врача. Локьер пришел в науку необычным путем, начав свою карьеру чиновником в военном министерстве. Чтобы подработать, он, воспользовавшись общественным интересом к науке, стал издавать научно-популярный журнал. В 1969 году вышел первый номер журнала Nature,
Открытие Кирхгофа— Бунзена
Частоты излучения и поглощения света в спектрах химических веществ совпадают
1890 • ПОСТОЯННАЯ РИДБЕРГА
1859 • ОТКРЫТИЕ
КИРХГОФА—БУНЗЕНА
1859 • СПЕКТРОСКОПИЯ
1913 • АТОМ БОРА
Больше всего Роберт Вильгельм Бунзен прославился благодаря разработанной им лабораторной горелке Бунзена, которую вам наверняка доводилось видеть во время демонстрации опытов на школьных уроках химии, а может быть, и самим использовать ее при проведении лабораторных работ. Она дает очень чистое белое пламя, и поэтому ее используют для разогрева веществ с целью наблюдения их цветового спектра (см. проба на окрашивание пламени). Лабораторное каление стало первым методом прямого обнаружения присутствия химических элементов в составе вещества без проведения химических реакций.
В середине XIX века Бунзен считался признанным мировым лидером в области получения чистых препаратов химических элементов. В 1859 году он решил пойти дальше и стал пропускать световые лучи от раскаленных образцов через призму, разлагая их на наглядный спектр. К тому времени он уже обнаружил, что отдельные ярко выраженные цвета в спектре раскаленных химических элементов, в частности натрия, удивительным образом полностью совпадают по длине волны и частоте с темными линиями Фраунго-фера в спектре Солнца. Сегодня мы знаем, что это следствие поглощения части белого излучения Солнца более холодными химическими элементами, присутствующими в его внешней оболочке, и отсутствие в солнечных лучах спектральных линий того же натрия свидетельствует о его наличии в солнечной короне. Открытие совпадения спектров излучения и поглощения химических элементов пополнило собой длинный ряд экспериментальных открытий, далеко не сразу получивших теоретическое объяснение, поскольку во времена Бунзена было мало известно о механизмах взаимодействии света и атомов вещества.
В том же 1859 году коллега Бунзена, известный физик Густав Кирхгоф использовал совпадение спектров излучения и поглощения для калибровки оптического инструмента. Он пропускал через призму сначала свет от раскаленного натрия, а затем солнечный свет, добиваясь совпадения спектральных линий натрия с темными линиями в спектре Солнца. И тут он провел опыт, в результате которого выяснилось, что, если солнечные лучи пропустить через окрашенное натрием пламя горелки, темные линии натрия в спектре Солнца становятся еще более темными и выраженными. Иными словами, выяснилось, что раскаленный натрий не только испускает свет определенных спектральных частот, но и поглощает свет тех же длин волн, причем более интенсивно, если источник излучения разогрет до более высоких температур, чем натрий.
И тут Кирхгоф совершил интуитивный прорыв, догадавшись, что атом химического элемента способен излучать и поглощать свет лишь одних и тех же частот. Иными словами, если атом излучает свет какой-либо частоты, он обязательно способен и поглощать свет этой частоты. (И такая схема единственная была способна объяснить дальнейшее затемнение линий Фраунгофера в спектре Солнца: продолжая излучать на своих спектральных час-
РОБЕРТ ВИЛЬГЕЛЬМ БУНЗЕН (Robert Wilhelm Bunsen, 1811-99) — немецкий химик, уроженец Гёттин-гена. В 1830 году окончил местный университет и продолжил карьеру в германской системе высшего образования, преподавая химию сначала в родном университете, а затем в других немецких университетах, пока не стал в 1852 году профессором в Гей-дельберге. Интересно, что горелка, названная его именем, разрабатывалась для проведения лабораторных исследований при его активном участии, но изначально ее идея была предложена не Бунзеном,так что это, как ни странно, не его изобретение, как принято считать. Первоначально Бунзен занимался исследованиями в области неорганической химии и, не брезгуя ручным трудом, стал одним из самых искусных стеклодувов своего времени, изготовляя лабораторную посуду. Как экспериментатор Бунзен отличался большой смелостью, в результате чего сначала был тяжело контужен и едва не лишился зрения во время взрыва в лаборатории, а позднее едва не погиб от тяжелого отравления мышьяком — можно сказать, дважды родился заново! Одновременно Бунзен оставил по себе память как блестящий преподаватель, воспитавший целое поколение немецких химиков.
тотах, атомы раскаленного натрия поглощали еще больше энергии излучения на них же.)
Из открытия Кирхгофа незамедлительно следовало, что темные спектральные линии в солнечном свете убедительно доказывают, что на Солнце реально имеются химические элементы, которым они соответствуют (натрий в том числе). Изучение, исходящее из внутренних слоев Солнца, имеет абсолютно белую спектрально-цветовую гамму, то есть изначально в спектре излучения Солнца присутствуют все без исключения цвета — он непрерывен. А темные линии появляются в нем в результате поглощения части спектра в поверхностных слоях Солнца и, следовательно, присутствуют в составе солнечного вещества.
С точки зрения модели атома бора открытие Кирхгофа—Бун-зена объясняется достаточно легко. Мы теперь знаем, что атом испускает свет квантами при скачке электронов с более высокой орбиты на более низкую. Энергия излучаемых фотонов при этом строго фиксирована и соответствует разнице между энергетическими уровнями орбит — именно она определяет частоту и длину световой волны. При поглощении света атомом он, опять же, поглощается путем «усвоения» электронами фотонов тех же энергий, которые необходимы для перехода на один уровень вверх. Соответственно, любой атом имеет в своем спектре фиксированный набор частот излучения и поглощения, соответствующий энергетическим разностям между электронными орбитами. В этом контексте открытие Кирхгоффа— Бунзена — всего лишь дополнительное подтверждение того, что энергии перехода электрона с верхней орбиты на нижнюю и обратно равны. Это просто еще одно проявление закона сохранения энергии, аналогичное тому, как, спустившись на одну ступеньку лестницы вниз, мы теряем ровно столько потенциальной энергии, проделывая отрицательную работу, сколько мы получаем ее, поднимаясь на ту же ступеньку вверх и проделывая положительную.
Одним из главных и далеко идущих последствий открытия Кирхгоффа—Бунзена стало то, что это открытие положило начало целой области прикладных исследований — спектроскопии, или спектральному анализу. Оно стало настоящей вехой в истории экспериментальной и прикладной науки. Достаточно упомянуть, что сегодня, изучая спектры излучения, астрофизики с большой точностью определяют химический состав не только Солнца, но любого видимого космического объекта во Вселенной, а ведь когда-то о таком никто не смел даже и мечтать. Сегодня десятки тысяч научных лабораторий во всем мире оснащены высокотехнологичными компьютерными спектрометрами и спектрографами, позволяющими изучать состав любых веществ практически без погрешностей, и стоимость такого спектрографического оборудования доходит нередко до миллионов долларов. Интересно, что бы сказали Кирхгоф и Бунзен, сравнив эти приборы со своими спектрометрами, сооруженными из обычных стеклянных призм и пары пустых ящиков из-под сигар.
Открытие пенициллина
Первый
антибиотик — пенициллин — был открыт случайно. Его действие основано на подавлении синтеза внешних оболочек бактериальных клеток
1877 • МИКРОБНАЯ ТЕОРИЯ ИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
1928 • Открытие
пенициллина
1947 • устойчивость микробов к антибиотикам
Сэр Александр Флеминг в своей лаборатории за работой
сер. • ИММУННАЯ СИСТЕМА 1960-х
В 1928 году Александр Флеминг проводил рядовой эксперимент в ходе многолетнего исследования, посвященного изучению борьбы человеческого организма с бактериальными инфекциями. Вырастив колонии культуры Staphylococcus, он обнаружил, что некоторые из чашек для культивирования заражены обыкновенной плесенью Penicillium— веществом, из-за которого хлеб при долгом лежании становится зеленым. Вокруг каждого пятна плесени Флеминг заметил область, в которой бактерий не было. Из этого он сделал вывод, что плесень вырабатывает вещество, убивающее бактерии. Впоследствии он выделил молекулу, ныне известную как пенициллин. Это и был первый современный антибиотик.
Принцип работы антибиотика состоит в торможении или подавлении химической реакции, необходимой для существования бактерии. Пенициллин блокирует молекулы, участвующие в строительстве новых клеточных оболочек бактерий — похоже на то, как наклеенная на ключ жевательная резинка не дает открыть замок. (Пенициллин не оказывает влияния на человека или животных, потому что наружные оболочки наших клеток коренным образом отличаются от клеток бактерий.)
В
течение 1930-х годов предпринимались безуспешные попытки улучшить качество пенициллина и других антибиотиков, научившись получать их в достаточно чистом виде. Первые антибиотики напоминали большинство современных противораковых препаратов — было неясно, убьет ли лекарство возбудителя болезни до того, как оно убьет пациента. И только в 1938 году двум ученым Оксфордского университета Говарду Флори (Howard Florey, 1898-1968) и Эрнсту Чейну (Ernst Chain, 1906-79) удалось выделить чистую форму пенициллина. В связи с большими потребностями в медикаментах во время Второй мировой войны массовое производство этого лекарства началось уже в 1943 году. В 1945 году
Флемингу, Флори и Чейну за их работу была присуждена Нобелевская премия.
Благодаря пенициллину и другим антибиотикам было спасено бесчисленное количество жизней. Кроме того, пенициллин стал первым лекарством, на примере которого было замечено возникновение УСТОЙЧИВОСТИ МИКРОБОВ К АНТИБИОТИКАМ.
корпусе Королевской армии. Именно там он заинтересовался проблемой борьбы с раневыми инфекциями. Благодаря случайному открытию пенициллина в 1928 году (в этом же году Флеминг получил звание профессора бактериологии) он в 1945 году стал лауреатом Нобелевской премии в области физиологии и медицины.
Открытие электрона
Электрон представляет собой субатомную частицу, реагирующую на воздействие и электрических, и магнитных полей
•
1897
1897
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ1899
открытие электрона
1900
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ
ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕОРИЯ
1911
ПРОВОДИМОСТИ1913
ОПЫТ РЕЗЕРФОРДА
ОПЫТ МИЛЛИКЕНА
На протяжении всей второй половины XIX века физики активно изучали феномен катодных лучей. Простейший аппарат, в котором они наблюдались, представлял собой герметичную стеклянную трубку, заполненную разреженным газом, в которую с двух сторон было впаяно по электроду: с одной стороны катод, подключавшийся к отрицательному полюсу электрической батареи; с другой — анод, подключавшийся к положительному полюсу. При подаче на катодно-анодную пару высокого напряжения разреженный газ в трубке начинал светиться, причем при низких напряжениях свечение наблюдалось лишь в области катода, а при повышении напряжения — внутри всей трубки; однако при откачивании газа из трубки, начиная с какого-то момента, свечение исчезало уже в области катода, сохраняясь около анода. Это свечение ученые и приписали катодным лучам.
К концу 1880-х годов дискуссия о природе катодных лучей приняла острый полемический характер. Подавляющее большинство видных ученых немецкой школы придерживалось мнения, что катодные лучи представляют собой, подобно свету, волновые возмущения невидимого эфира. В Англии же придерживались мнения, что катодные лучи состоят из ионизированных молекул или атомов самого газа. У каждой стороны имелись веские доказательства в пользу своей гипотезы. Сторонники молекулярной гипотезы справедливо указывали на тот факт, что катодные лучи отклоняются под воздействием магнитного поля, в то время как на световые лучи магнитное поле никак не воздействует. Следовательно, они состоят из заряженных частиц. С другой стороны, сторонники корпускулярной гипотезы никак не могли объяснить ряда явлений, в частности обнаруженного в 1892 году эффекта практически беспрепятственного прохождения катодных лучей через тонкую алюминиевую фольгу.
Наконец в 1897 году молодой английский физик Дж. Дж. Томсон положил конец этим спорам раз и навсегда, а заодно прославился в веках как первооткрыватель электрона. В своем опыте Томсон использовал усовершенствованную катодно-лучевую трубку, конструкция которой была дополнена электрическими катушками, создававшими (согласно закону ампера) внутри трубки магнитное поле, и набором параллельных электрических конденсаторных пластин, создававших внутри трубки электрическое поле. Благодаря этому появилась возможность исследовать поведение катодных лучей под воздействием и магнитного, и электрического поля.
Используя трубку новой конструкции, Томсон последовательно показал, что: (1) катодные лучи отклоняются в магнитном поле в отсутствие электрического; (2) катодные лучи отклоняются в электрическом поле в отсутствие магнитного; и (3) при одновременном действии электрического и магнитного полей сбалансированной интенсивности, ориентированных в направлениях, вызывающих по отдельности отклонения в противоположные стороны,
катодные лучи распространяются прямолинейно, то есть действие двух полей взаимно уравновешивается.
Томсон выяснил, что соотношение между электрическим и магнитным полями, при котором их действие уравновешивается, зависит от скорости, с которой движутся частицы. Проведя ряд измерений, Томсон смог определить скорость движения катодных лучей. Оказалось, что они движутся значительно медленнее скорости света, из чего следовало, что катодные лучи могут быть только частицами, поскольку любое электромагнитное излучение, включая сам свет, распространяется со скоростью света (см. спектр электромагнитного излучения). Эти неизвестные частицы Томсон назвал «корпускулами», но вскоре они стали называться «электронами».
Сразу же стало ясно, что электроны обязаны существовать в составе атомов — иначе, откуда бы они взялись? 30 апреля 1897 года — дата доклада Томсоном полученных им результатов на заседании Лондонского королевского общества — считается днем рождения электрона. И в этот день отошло в прошлое представление о «неделимости» атомов (см. атомная теория строения вещества). Вкупе с последовавшим через десять с небольшим лет открытием атомного ядра (см. опыт резерфорда) открытие электрона заложило основу современной модели атома.
Описанные выше «катодные», а точнее, электронно-лучевые трубки стали простейшими предшественницами современных телевизионных кинескопов и компьютерных мониторов, в которых строго контролируемые количества электронов выбиваются с поверхности раскаленного катода, под воздействием переменных магнитных полей отклоняются под строго заданными углами и бомбардируют фосфоресцирующие ячейки экранов, образуя на них четкое изображение, возникающее в результате фотоэлектрического эффекта, открытие которого также было бы невозможным без нашего знания истинной природы катодных лучей.
дЖОЗЕФ дЖОН тОМсОН (Joseph JohnThomson, 1856-1940) — английский физик, более известный просто как Дж. Дж. Томсон. Родился в Читем-Хилле (Cheetham Hill), пригороде Манчестера, в семье букиниста-антиквара. В 1876 году выиграл стипендию на обучение в Кембридже. В 1884-1919 годах — профессор кафедры экспериментальной физики Кембриджского университета и по совместительству руководитель Кавендишской лаборатории, которая усилиями Томсона превратилась в один из самых известных научноисследовательских центров мира. Одновременно в 1905-1918 годах — профессор Королевского института в Лондоне. Лауреат Нобелевской премии по физике 1906 года с формулировкой «за исследования прохождения электричества через газы», которая, естественно, включает и открытие электрона. Сын Томсона Джордж Паджет Томсон (George Paget Thomson, 1892-1975) также со временем стал нобелевским лауреатом по физике в 1937 году за экспериментальное открытие дифракции электронов на кристаллах.
Открытие Эрстеда
•
1785
Электрический ток порождает магнитное поле1820
ЗАКОН КУЛОНА1820
ОТКРЫТИЕ ЭРСТЕДА
1820
ЗАКОН АМПЕРА
1831
ЗАКОН БИО—САВАРА
ЗАКОНЫ
1833
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ ФАРАДЕЯПРАВИЛО ЛЕНЦА
textarchive.ru
