Материалы размещены исключительно с целью ознакомления учащихся ВУЗов, техникумов, училищ и школ.
Главная - Наука - Биология
Венецкий С.И. - О редких и рассеяных

Скачать книгу
Вся книга на одной странице (значительно увеличивает продолжительность загрузки)
Всего страниц: 57
Размер файла: 382 Кб
Страницы: «« « 40   41   42   43   44   45   46   47   48  49   50   51   52   53   54   55   56   57  »

губной помады.
  В последние годы внимание многих ученых приковано к явлению
сверхпроводимости. Открытое еще в 1911 году голландским физиком X.
Камерлинг-Оннесом, это свойство некоторых металлов и соединений - вблизи
абсолютного температурного нуля практически беспрепятственно пропускать
электрический ток - долгое время представляло лишь сугубо научный интерес.
Бурное развитие науки и техники во второй половине XX века связало со
сверхпроводимостью грандиозные практические перспективы, прежде всего в
области энергетики. Но чтобы перспективы стали реальностью, нужно
отодвинуть как можно дальше от абсолютного нуля порог сверхпроводимости,
т. е. ту критическую температуру, при которой вещество скачкообразно
теряет способность сопротивляться электрическому току. Поиски ученых
направлены на создание так называемых высокотемпературных сверхпроводников
- материалов, способных обретать это свойство при сравнительно легко
достижимых температурах. По мнению ряда специалистов, такими материалами
могут стать полимеры, "начиненные" мельчайшими частицами металлов.
  Не так давно советские химики сделали первый шаг на пути решения этой
проблемы. Подвергая электролизу водный раствор солей свинца и висмута в
присутствии толуольного раствора полидифенилбутадиена, они сумели получить
металлополимер, содержащий около 80% дисперсных (диаметром несколько
микрон) частичек свинцововисмутового сплава. Поскольку металл внедрялся в
полимер в момент образования из соли, не успевая окислиться, поверхность
частиц была почти идеально чистой. Как показали испытания нового
материала, температура перехода его в сверхпроводящее состояние, хоть и
далека от желаемой, но заметно выше, чем у чистого сплава того же состава.
Значит, можно надеяться, что следующие шаги в этом направлении позволят
достичь намеченной цели.
  Любопытные результаты получили и американские ученые из Мичиганского
университета. Они обнаружили, что висмут, "загрязненный" небольшим
количеством атомов олова или теллура, при температурах 0,03-0,06 К
обретает сверхпроводимость, в то время как чистый металл этим свойством
обделен. Изменяя концентрацию примеси, можно несколько смещать порог
проводимости висмута в ту или другую сторону.
  До сих пор речь шла о сплавах и химических соединениях висмута. Но свою,
пожалуй, самую важную и ответственную роль - теплоносителя в ядерных
реакторах - он предпочитает исполнять в гордом одиночестве. На эту роль
металл приглашен не случайно: плавится он при сравнительно низкой
температуре (271 ёС), а кипит при довольно высокой (1560 ёС). Широкий
интервал температур, при которых висмут пребывает в жидком состоянии, в
сочетании с химической стойкостью, пожарной безопасностью и, что самое
главное, способностью рассеивать тепловые нейтроны, почти не поглощая их
при этом (т. е. не тормозя цепную реакцию), выдвигают висмут в число
лучших ядерных теплоносителей. Перспективно и использование его в
реакторах с жидкометаллическим топливом - ураном, растворенным в
расплавленном висмуте.
  У висмута есть еще целый ряд интересных свойств. В отличие от большинства
металлов, он очень хрупок и легко растирается в порошок, но горячим
прессованием из него можно изготовить тонкую проволоку и пластинки. Почти
все металлы при затвердевании уменьшаются в объеме, а висмут, благодаря
своеобразию кристаллической структуры, напротив, расширяется (то же
происходит и с водой при ее превращении в лед). По-видимому, этим
обусловлена и другая особенность поведения висмута. С ростом давления
температура плавления веществ обычно повышается. Этому правилу подчиняются
все металлы, а для висмута, оказывается, закон не писан: чем выше
давление, тем легче он "соглашается" перейти в жидкое состояние.
  Висмут - самый диамагнитный металл: если его поместить между полюсами
обычного магнита, то он, стремясь с одинаковой силой оттолкнуться от обоих
полюсов, займет положение на равном от них расстоянии. Под влиянием
магнитного поля электрическое сопротивление висмута увеличивается в
большей степени, чем у других металлов; этим его свойством пользуются для
измерения индукции сильных магнитных полей (прибор, служащий для этой
цели, называется висмутовой спиралью). После расплавления висмута его
электросопротивление падает вдвое, а при охлаждении резко возрастает
(например, при понижении температуры от нуля до -180ё С сопротивление
этого металла увеличивается в 60 раз).
  В отношении химических свойств висмут ведет себя куда скромнее, стараясь
походить на своих ближайших соседей по пятой группе (точнее, ее правой
подгруппе) периодической системы - сурьму и мышьяк. Разве что
металлические свойства у него выражены посильней, но к этому его просто
обязывает положение в таблице элементов: он ближе к "полюсу металличности"
(левый нижний угол таблицы), чем другие элементы его подгруппы. В сухом
воздухе висмут устойчив, но во влажном он облачается в тончайшее покрывало
окиси. Если же металл нагреть выше 1000 ёС, он сгорает красивым
голубоватым пламенем.
  Как известно, при электролизе ионы металла переносятся с анода на катод.
Так считали почти полтора столетия - с тех пор как английский ученый Майкл
Фарадей установил важнейшие законы электролиза. Но вот в 1975 году
сотрудники Института общей и неорганической химии Академии наук УССР
обнаружили, что некоторые металлы при электролитических процессах
устремляются к аноду. В опытах украинских ученых катод был изготовлен из
висмута, анод - из никеля, а роль электролита выполнял расплавленный едкий
натр. Когда был включен ток, висмутовый катод начал таять на глазах, и уже
вскоре на поверхности анода появились блестящие шарики из чистого висмута.
  Это открытие не опровергает, а лишь уточняет закон Фарадея. Большинство
металлов действительно выделяется на катоде, и лишь некоторые - висмут,
свинец, олово, сурьма - "предпочитают" анод, правда, при условии, что
электролитом служит расплав солей щелочных и щелочноземельных металлов.
  "Поправка к закону" может быть использована для очистки многих металлов и
сплавов от примесей висмута, свинца и других "нарушителей порядка". Для
этого металлическую заготовку, которую нужно подвергнуть рафинированию,
вводят в электролит в качестве катода. Начинается электролиз, и ненужные
примеси, расставшись с основной массой металла, перебазируются на анод.
Этот экономичный способ назван катодной очисткой.
  Как известно, все металлы, да и вообще большинство твердых тел, имеют
кристаллическую структуру, при которой их атомы (ионы, молекулы)
располагаются в пространстве в строго определенном порядке. Другое дело -
жидкости или газы. Взять хотя бы обычную воду. Что она собой представляет?
Совершенно хаотическое скопление молекул "ашдвао". Но стоит охладить воду
до нуля, как ее замерзающие молекулы стремятся занять уже не случайное
положение, а лишь то, что соответствует кристаллической решетке льда. Так

Страницы: «« « 40   41   42   43   44   45   46   47   48  49   50   51   52   53   54   55   56   57  »
2007-2013. Электронные книги - учебники. Венецкий С.И., О редких и рассеяных