Свойства твердых тел (стр. 2 из 2)
Бессемер, Генри (1813-1898) — английский металлург и инженер, изобретатель конвертера для передела чугуна в сталь.
Бета-частица — электрон как продукт радиоактивного распада.
Бутадиен — непредельный углеводород состава С4Н6 с двумя двойными связями в молекуле.
Бутлеров, Александр Михайлович
(1828—1886) — русский химик, создатель теории химического строения.
Рис. 4. Кристаллы имеют правильную и красивую форму, например октаэдрическую (слева) или пластинчатую (справа).
При быстром охлаждении вещества могут кристаллизоваться из пара, минуя жидкое состояние. Тогда и в комнате может неожиданно пойти... снег! Подобный случай, кстати, был описан в «Санкт-Петербургских ведомостях» за 1773 г. Во время бала в помещении было настолько жарко и душно, что затянутые в корсет дамы начали падать в обморок. Один находчивый офицер выбил оконное стекло: ведь в этом зале форточек не было. Стало немного прохладнее, но, к изумлению присутствующих, от ворвавшегося морозного воздуха в зале хлопьями повалил снег...
Рис. 5. Два типа роста кристаллов:
1— от центра грани;
2— ступеньками
Рукотворные драгоценности. Драгоценные камни всегда манили и привлекали к себе людей. Возникла задача «рукотворного» получения драгоценных камней. Синтез искусственного кварца основан на кристаллизации из раствора. Различные добавки позволяют получить настоящую россыпь драгоценных камней. Темно-дымчатая окраска кварца-мориона обусловлена примесью алюминия, причем готовые кристаллы подвергают рентгеновскому облучению для проявления окраски. Цвет голубого кварца (перунита) обусловлен примесями кобальта. Аметистовая окраска кварца вызывается атомами железа в необычной степени окисления + lV. Они замещают атомы кремния в кварце. При малом содержании ионов железа в кварце окраска искусственных аметистов бурая, а при высоком — зеленая. Цвет зависит даже от того, каким образом распределены атомы железа в кристалле. Для проявления аметистовой окраски кристаллы облучают.
Твердые растворы и жидкие кристаллы
Когда человек берет в руки ложку или вилку из нержавеющей стали или же, гуляя, проходит мимо бронзового памятника на бульваре, ему и в голову не приходит, какие удивительные вещества — металлические сплавы. А ведь это твердые растворы разных металлов друг в друге. Нержавеющая сталь, например, кроме железа содержит еще хром, никель и марганец, а бронза, помимо меди, включает олово и свинец.
Металлические растворы. Твердые растворы получаются, когда в кристаллической решетке одного вещества — не обязательно металла — без изменения ее строения располагаются атомы или ионы другого вещества. Например, в кристалле металлического серебра А§ все атомы можно последовательно заменить атомами золота Аи. Кристаллическая решетка при этом останется по существу прежней, только вместо одного металла (серебра) сначала получается ряд сплавов со все растущим содержанием золота и, наконец, второй металл (чистое золото). В этом случае химики говорят, что образуется «неограниченный твердый раствор» или что золото и серебро неограниченно растворимы друг в друге.
Химическая диковинка: жидкие кристаллы. Жидкие кристаллы действительно существуют — это вещества, обладающие свойствами и жидкостей, и кристаллов. Их даже нельзя считать «химической редкостью», поскольку из каждой тысячи новых органических веществ, синтезируемых в лабораториях мира, по крайней мере пять — жидкие кристаллы. По механическим свойствам это вещества более или менее текучие, а в оптическом отношении они в точности повторяют свойства кристаллов.
Жидкие «нитки» и холестерин. Второй тип жидкокристаллических веществ называется нематическим (от греч. «нема» — «нить»). Эти вещества содержат нитевидные частицы, которые либо прилипают к стенкам сосуда, либо остаются свободными. Эти нити выглядят «причесанными» и направлены параллельно друг другу, но могут скользить вверх и вниз. Подходящая аналогия для нематических жидких кристаллов — длинная коробка с короткими карандашами, которые могут свободно поворачиваться вокруг своей оси, перемещаться вдоль коробки, но никогда не встают поперек.
Столь своеобразное строение — причина совершенно необычных оптических свойств холестерических жидких кристаллов. Обычный (неполяризованный) свет, проходя через такие вещества, распадается на два луча, которые преломляются по-разному. Когда бесцветный, как вода, холестерический жидкий кристалл попадает в зону пространства с меняющейся температурой, он начинает принимать удивительно яркую окраску. Кристалл может стать сначала фиолетовым, затем голубым, зеленым, желтым, красным и, наконец, опять бесцветным.
Сейчас с жидкокристаллическими индикаторами человек сталкивается практически ежедневно, глядя на циферблаты электронных часов и калькуляторов, экран переносного компьютера — «ноутбука», электронные табло на вокзалах и в аэропортах, на рекламные щиты с «живым» изображением.
Рис. 10. Колебания видимого света в слоях холестерического жидкого кристалла
Широко известен случай, связанный с золотой короной древнегреческого царя Гиерона. Легенда гласит, что, решая поставленную перед ним задачу — определить подлинность короны из золота, — древнегреческий ученый Архимед (около 287—212до н.э.) открыл закон, который увековечил его имя: «Всякое тело, погруженное в жидкость, теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость»
Кристаллы аметистового цвета. Можно за две-три недели вырастить красивые кристаллы твердых растворов солей и у себя дома. Для этого потребуются стеклянная банка, проволока и нитка, да еще необходимый запас солей, кристаллы которых вы собираетесь выращивать. Эффектно выглядят «доморощенные» кристаллы чистых алюмокалиевых и хромокалиевых квасцов (бесцветные либо фиолетовые октаэдрические многогранники), и очень хороши такие же октаэдрические кристаллы нежно-сиреневого цвета, которые вырастают из раствора смеси этих солей.
Сначала готовят как можно более концентрированный раствор соли или смеси солей и наливают его в банку, а потом с помощью проволочной перемычки подвешивают в растворе на нитке кристаллическую «затравку»- маленький кристаллик. На этой «затравке» и предстоит расти будущему экспонату коллекции кристаллов. Банку, не закрывая, ставят в теплое место. Когда кристалл станет достаточно большим, его вынимают, обсушивают мягкой тряпочкой или бумажной салфеткой, обрезают нитку и покрывают грани бесцветным лаком, чтобы предохранить от «выветривания» на воздухе.
Достижения в коллоидной химии, на первый взгляд чисто теоретические, многое прояснили в атомно- молекулярном строении вещества и заложили основы методов будущих исследований живой клетки. Ведь не только кровь и протоплазма клеток, но и все растительные и животные ткани- это сложные коллоидно-химические системы.
Расплавы-«пирозоли», содержащие распределенные в них частицы «коллоидных» размеров, при охлаждении кристаллизуются или застывают без образования кристаллов, образуя «стекла». Полученные твердые золи- это цветные стекла (например, рубиновые), эмали, наконец, многие из драгоценных и полудрагоценных камней.