Химия. 50 идей, о которых нужно знать [Хэйли Бёрч] (pdf) читать постранично, страница - 3

ЭТИ
АТОМЫ СОБРАНЫ ВОЕДИНО

От бактерии, сражающейся за выживание
у бурлящего жерла вулкана в глубочайших, мрачнейших углах Мирового океана,
до птиц, парящих в небесах, — нет такого живого существа на планете,
в котором нет атомов углерода. Однако, поскольку мы еще не обнаружили жизнь на других планетах, сказать, случайность ли — такая эволюция
жизни, способна ли она существовать на основе другого элемента, мы
не можем. Поклонники научной фантастики хорошо разбираются в альтернативных биологиях: инопланетные формы жизни — существа на основе кремния — фигурируют в «Звездном пути» и «Звездных войнах».

АТОМ ЗА АТОМОМ
Развитие нанотехнологий (см. с. 180), которые обещают много разного — от более эффективных солнечных батарей до лекарств, которые
отыскивают и уничтожают раковые клетки, — привлекло к атому пристальное внимание. Инструменты нанотехнологий оперируют в масштабах одной миллиардной метра, что по-прежнему крупнее отдельного
атома, однако такой масштаб позволяет мыслить в категориях перестановок отдельных атомов и молекул. В 2013 году исследователи из компании IBM создали покадровый анимационный фильм, в котором мальчик
играет с мячом. И мальчик, и мяч составлены из отдельных атомов меди,
и все их в фильме видно. Ни с чем мельче человечество за всю свою историю не возилось. Наука наконец начинает работать в масштабах, соответствующих видению нашего мира у химиков.

В сухом остатке:

’

Карл Саган [Сэйгэн] (1934–1996),
американский астроном, астрофизик,
популяризатор науки

Кирпичики

02 Простые вещества
Ради открытия новых простых веществ — то есть
состоящих из атомов одного химического элемента —
химики пускаются во все тяжкие. Периодическая
таблица элементов подсказывает нам, в каком примерно
порядке происходили открытия, но это не просто
список элементов. Закономерности Периодической
таблицы описывают природу простых веществ, а также
особенности их взаимодействия друг с другом.

Н

емецкий алхимик XVII века Хенниг Бранд (ок. 1630 — ок. 1710)
был золотоискателем. Женившись, он бросил службу в армии
и вложил приданое жены в поиски философского камня — мифического вещества или минерала, о котором алхимики грезили
многие века. Легенда гласит, что философский камень способен
трансмутировать обычные металлы вроде железа или свинца в золото. После смерти первой супруги Бранд нашел себе вторую и продолжил поиски в том же духе. Судя по всему, он решил, что философский камень можно синтезировать из телесных жидкостей,
и приобрел ни много ни мало 1500 галлонов человеческой мочи, из
которой вознамерился экстрагировать волшебное вещество. Наконец в 1669 году он сделал поразительное открытие, хоть и не философского камня. В ходе экспериментов, при кипячении и упаривании мочи, Бранд нечаянно стал первым человеком, получившим
простое вещество с применением химических методов.
Бранд добыл вещество, содержащее фосфор, которое он назвал холодным огнем, потому что оно светилось в темноте. Но простым веществом фосфор признали только в 1770-х годах. К тому времени простые

СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
1669

1869

1913

Первое простое вещество (фосфор)
выделено химическими методами

Д. И. Менделеев
обнародует
первый вариант
Периодической таблицы

Генри [Хенри] Моузли
определяет простые вещества
по их атомному числу

ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА
вещества открывали сплошь и рядом:
всего за десятилетие химики выделили
кислород, азот, хлор и марганец.
В 1869 году, через два века после открытия Бранда, русский химик Дмитрий
Менделеев составил Периодическую таблицу, и фосфор занял в ней положенное
ему место — между кремнием и серой.

ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕМЕНТ?

Расшифруем
Периодическую таблицу
В Периодической таблице (см. с. 204–205)
элементы обозначены буквами. Некоторые
аббревиатуры очевидны: например, Na —
натрий. Зато другие — допустим, As (мышьяк) — не сразу понятно, откуда взялись.
Число над буквой — массовое, оно соответствует числу нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре атома этого элемента. Нижний
индекс — число протонов (атомное число).

В истории до сравнительно недавнего
времени элементами считали огонь,
воздух, воду и землю. Загадочный
пятый элемент — эфир — добавили,
чтобы как-то описать состав звезд, поскольку, с точки зрения философа Аристотеля, из земных элементов они состоять не могут. Слово «элемент» происходит от латинского elementum, что означает «первый принцип», или «простейшая форма», — неплохое описание, однако оно все же
не объясняет разницу между элементом и простым веществом.

А разница вот в чем. Простое вещество — форма существования атомов
определенного химического элемента, а химический элемент — совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Кусок Брандова фосфора — ядовитого вещества и составляющей одного нервно-паралитического газа,
так уж вышло, — состоит из атомов одного