От водорода до …? - Таубе Петр Рейнгольдович - Страница 24

В состав известных всем точильных камней входит окись алюминия, или глинозем. Природный минерал, содержащий окись алюминия, называется корундом. Обычно загрязненный окисью железа природный корунд вследствие своей очень большой твердости применяется для изготовления шлифовальных кругов, брусков и т. п. В мелко раздробленном виде он под названием наждака служит для очистки металлических поверхностей и для изготовления наждачной бумаги. Для тех же целей часто пользуются окисью алюминия, полученной оплавлением боксита (техническое название — алунд).

Прозрачные кристаллы корунда, окрашенные соединениями хрома в красивый кроваво-красный цвет, представляют драгоценный камень — рубин. Кристаллы рубина в настоящее время, получают искусственным путем. Замечательные свойства кристаллов синтетического рубина, а именно способность испускать порции (кванты) света красного цвета при облучении их ксеноновой лампой, легли в основу устройства мощного оптического излучателя, очень часто называемого теперь лазером.

При соответствующем устройстве лазер испускает красный луч строго определенной частоты, в миллион раз превышающей яркость такой же площади поверхности солнца и обладающий огромным световым давлением (миллионы атмосфер).

Оптические генераторы с тончайшим пучком электромагнитного излучения, «игольчатым лучом», воплощают в известной мере в жизнь фантастическое изобретение инженера Гарина из романа Алексея Толстого «Гиперболоид инженера Гарина». Основное применение лазеров — принципиально новое, многообещающее средство связи.

Игольчатые пучки световых волн сулят заманчивые перспективы. В недалеком будущем с их помощью, очевидно, будут ускорять заряженные частицы, бурить самые твердые горные породы, уничтожать вирусы, сваривать точечные поверхности, передвигать с одной орбиты на другую искусственные спутники земли.

Не случайно, выступая с трибуны XXII съезда КПСС, президент Академии наук СССР академик М. В. Келдыш особенно подчеркнул многообещающее развитие квантовой электроники, или, как ее иногда называют, атомной радиотехники, примером практического достижения которой является рубиновый лазер.

4 октября 1957 г. ознаменовалось в истории человечества величайшим событием. Гением советского народа был осуществлен запуск на орбиту первого искусственного спутника Земли. Произошло событие, равное которому трудно подыскать во всей многовековой истории культуры. Только, пожалуй, открытие способа получения огня можно по его значимости сопоставить с достижением, осуществленным человеком 4 октября 1957 г.

Это достижение в известной мере стало возможным благодаря успехам в области изготовления алюминиевых сплавов. Именно из этих, очень прочных и легких сплавов были построены корпуса советских спутников и оболочки контейнеров, в которых размещалась аппаратура.

Специальный флуоресцирующий экран, установленный на третьем спутнике для исследования выбрасываемых Солнцем заряженных частиц, был тончайшей фольгой из чистейшего алюминия. Из алюминиевых сплавов изготовлялись различные крепления, кронштейны, шасси для инструментов и приборов, футляры и корпуса ответственной аппаратуры и даже цепочки для фиксации собак! Значительные достижения современной техники и науки не мыслятся без применения алюминиевых сплавов.

На глазах современников уходит век железа, его заменяет век алюминия. Оправдывается гениальное предвидение Н. Г. Чернышевского, который назвал алюминий «металлом социализма». В романе «Что делать?», описывая громадные дома с массой света и воздуха, один из персонажей романа сообщает: «…они потому из алюминия… что здесь ведь очень тепло, белое меньше нагревается на солнце». Напомним читателю о том, что роман был написан в тюрьме (14 декабря 1862 г. — 4 апреля 1863 г.) и сразу же опубликован. В то время алюминий считали драгоценным металлом!

Основа неживой природы

Третьим элементом, наиболее распространенным в природе, является кремний. Название этого элемента произошло от латинского «ляпис креманс», что значит — камень, дающий огонь. Так назывался твердый камень, дававший при ударе искру и долгое время служивший человеку вместо спичек для получения огня. После изобретения огнестрельного оружия кремень использовали для зажигания пороха в кремневых ружьях и пистолетах.

«Камень, дающий огонь», или кремéнь[14] как обычно называют его, — одно из многочисленных соединений кремния, часто входящее в состав большинства горных пород.

Это песок морских берегов, рек, бескрайних пустынь, мощные отложения глин, песчаники и сланцы, граниты и гнейсы, горные хребты и земная кора на глубину до 20 км состоят, главным образом, из соединений кремния. На долю кремния приходится около 17 % от общего числа атомов земной коры, или 30 % от ее веса. И не случайно академик А. Е. Ферсман назвал кремний основой земной коры.

Самым распространенным в природе соединением кремния является кремнезем, или кварц.

Чистая и прозрачная разновидность кварца, называемая горным хрусталем, была известна уже древним грекам. Они считали горный хрусталь льдом, так сильно замерзшим, что он навсегда утратил способность таять. Греки называли горный хрусталь кристаллом — «кристаллос», что значило лед. Впоследствии это слово вошло в минералогию и, получив широкое распространение, стало употребляться для обозначения твердых тел, имеющих форму правильных многогранников.

Кроме горного хрусталя, кристаллы которого достигают иной раз огромной величины (нескольких метров), кварц встречается в природе в виде окрашенных соединений. Среди них чистые и прозрачные разновидности, окрашенные в фиолетовый (аметисты) и в лимонно-желтый цвет (цитрины,) относятся к числу драгоценных и полудрагоценных самоцветов. Общее число разновидностей кварца достигает двухсот, количество природных соединений, содержащих кварц, измеряется многими сотнями.

Из всех элементов периодической таблицы кремний является одним из немногих, соединения которого служат человеку очень давно и чрезвычайно разнообразно.

Первым соединением кремния, с которым первобытный человек «выходил в люди», был кремень — твердый камень. Используя способность кремня раскалываться на длинные прочные пластинки, первобытный человек, терпеливо отбивая от них осколки ударами другого камня, изготовлял ножи для обработки шкур, острия для копий, наконечники для стрел.

Но до того, как кусок кремня, подобранный с земли первобытным дикарем, превратился с помощью его рук в каменный скребок или нож, прошел огромный период времени, в сравнении с которым известный нам исторический период является таким же малым, как жизнь одного человека в сравнении с этим историческим периодом.

Если в доисторический период важная роль принадлежала кремнию, то с первых дней исторического времени и до сих пор не менее важную роль в практической деятельности человека играет кварц. Кварц служит основным материалом для изготовления стекла. В популярных книгах и брошюрах, касающихся вопросов происхождения стекла, очень часто приводится рассказ римского ученого Плиния Старшего о случайном открытии стекла финикийскими купцами-мореплавателями. Застигнутые сильной бурей, они были вынуждены переждать ее в небольшой бухте. Не найдя на ее песчаных берегах каких-либо камней для очага, чтобы сварить пищу, они воспользовались глыбами соды, которой был нагружен корабль. Утром один из моряков, разгребая тлеющие остатки костра, нашел в золе водянисто-блестящие, твердые слитки, непохожие ни на одно известное в то время вещество. Это, по утверждению Плиния, и было стекло, получившееся в результате сплавления соды с морским песком.

В наши дни рассказ Плиния (погибшего, кстати говоря, при извержении Везувия в 79 г.) был проверен специалистами-стекловарами. На песчаном морском берегу из кусков соды они сложили очаг. В нем всю ночь пылало пламя. Однако опыт не увенчался успехом. Утром, когда пламя очага угасло, слитков стекла в золе не нашли. Очевидно температура, которую дает пламя костра, недостаточна для того, чтобы сода могла сплавиться с песком и превратиться в стекло.