Глав: 20 | Статей: 79
Оглавление
Книги, кино и сериалы на тему глобальной катастрофы, которая меняет наш привычный мир, заставляют задуматься: а что бы я сделал на месте героев? Куда бежать, чем запасаться и как не превратиться в дикаря из «Безумного Макса», а заново построить все с нуля? Научный журналист Льюис Дартнелл знает ответы на эти вопросы. Его книга — кладезь научно-технических знаний, которые помогут восстановить цивилизацию: от советов, как получить питьевую воду из подручных средств, до объяснения, как собрать двигатель внутреннего сгорания «на коленке».

Если думаете, что перед вами руководство для выживальщиков, то вы правы лишь частично. Цель книги «Цивилизация с нуля» — познакомить читателя с историей развития науки, показать, что большинство великих открытий сопровождает не «Эврика!», а «Хм… занятно» и что из всего накопленного опыта жизненно важно знать устройство базовых вещей и основы техники, а не 100 и 1 способ повысить свою эффективность.

Периодическая таблица и электролиз

Периодическая таблица и электролиз

Мы уже видели, как технологии генерации и распределения электроэнергии открывают широчайшее поле для решения множества задач, связанных с восстановлением цивилизации, и помогают наладить коммуникацию с далекими странами. Но первым практическим применением электричества в истории — и на первых порах перезагрузки оно также окажется бесценным — было расщепление веществ на простые составляющие, то есть электролиз.

Например, если пропустить ток через рассол (раствор хлорида натрия), то у отрицательного электрода жидкость закипит пузырями водорода от расщепившихся молекул воды, а у положительного — пузырями газообразного хлора. Водород можно использовать для наполнения летательных аппаратов и как сырье для процесса Габера — Боша (о котором мы поговорим дальше), хлор же входит в состав отбеливателей, применяемых в производстве бумаги и текстиля, о чем шла речь в главе 4. А если вы немного усовершенствуете схему, то сможете получить еще и гидроксид натрия (каустическую соду), образующуюся в электролите, которая, как мы видели, представляет собой удивительно полезную щелочь. Электролиз чистой воды (с небольшим добавлением каустической соды для усиления электропроводимости) даст вам водород и кислород.

Даже алюминий из скальной руды можно извлечь с помощью электролиза — из-за высокой химической активности его нельзя выплавить на угле или коксе. Алюминий — самый распространенный металл в земной коре и главная составляющая глины, материала, освоенного человеком в числе первых. И при этом до появления в конце 1880-х гг. метода плавки и электролиза его руды алюминий был слишком дорог для широкого применения[43].

К счастью, возрождающемуся человечеству не нужно будет сразу добывать алюминий из руды. Этот металл настолько устойчив к коррозии, что столетиями не подвергается порче, и температура плавления у него относительно невелика (660 °C), что позволяет его переплавлять в примитивной печи, которая описана на с. 140–141.

Применение электролиза позволит синтезировать ряд важных для существования цивилизации веществ, пропустив применявшиеся на протяжении столетий менее эффективные методы их получения. К тому же электролиз поможет вам и в научном познании мира: он разлагает вещества на чистые строительные блоки — химические элементы. Например, в 1800 г. ученые с помощью электролиза убедительно доказали, что вода вовсе не элемент, а соединение водорода и кислорода. А за восемь последующих лет методом электролиза выделили в чистом виде еще семь элементов: калий, натрий, кальций, бор, барий, стронций и магний. Первые три из этого списка были открыты при электролизе распространенных химических соединений, не раз упомянутых в этой книге, — поташа, каустической соды и негашеной извести. Но электролиз не только прекрасный способ изолировать ранее неизвестные химические элементы: этот процесс показывает, что самые связи, удерживающие вместе атомы в химических веществах, имеют электромагнитную природу.

Если изучать взаимоотношения разных химических элементов, то, как они ведут себя в тех или иных соединениях, каковы их «характеры», то обнаруживается одна глубокая и поразительная истина: элементы — не одиночки, они объединяются в естественные группы, отличающиеся общими свойствами, своего рода семьи. Открытие этой структуры упорядочило химический космос так же, как осознание морфологических сходств и, соответственно, родственных связей в царстве живых организмов упорядочило космос биологический. Например, калий и натрий — металлы с высочайшей химической активностью, образующие щелочные соединения, такие как едкий натр и поташ, из которых путем электролиза и выделяют чистые элементы, а хлор, бром и йод реагируют с металлами, образуя соли. Если вы возьметесь раскладывать элементы в каком-то порядке, формируя столбцы по сходству свойств, обнаружится один и тот же повторяющийся рисунок и у вас получится периодическая таблица элементов.

Нынешняя периодическая таблица элементов — великий памятник научным достижениям человека, не менее впечатляющий, чем египетские пирамиды или любое из чудес света. Это не просто полный список элементов, когда-либо открытых химиками, это способ организации знаний, позволяющий предсказать многое о тех веществах, которые еще не открыты.

Так, в 1869 г., когда русский химик Дмитрий Менделеев составил свою периодическую таблицу из 60 с небольшим известных на тот момент элементов, он обнаружил в ее матрице пустые клетки — места, куда могли бы встать несуществующие вещества. Но замечательна система Менделеева тем, что она позволила ученому точно предсказать свойства этих гипотетических веществ, например экаалюминия, пропущенной клетки сразу под алюминием. Хотя в материальном виде его никто никогда не видел и не осязал, только на основании его положения в таблице можно было описать экаалюминий как блестящий пластичный металл с определенной плотностью, твердый при комнатной температуре, но плавящийся при необычно низком для металлов градусе. Несколько лет спустя французский химик обнаружил в природе новое вещество и назвал его галлием, в честь старинного названия Франции. Вскоре стало очевидно, что это и есть отсутствующий в таблице экаалюминий, предсказанный Менделеевым, и что прогноз о температуре плавления был точным: галлий переходит из твердого состояния в жидкое при 30 °C — этот металл буквально плавится в руках[44].

Эта простая истина — о скрытых закономерностях в мире элементов — поможет вам более систематически разбираться в строении материи и искать возможности лучшего применения свойств природных материалов. А теперь давайте попробуем расширить полученные в главах 5 и 6 знания и рассмотрим технологию, требующую чуть более сложного химического производства, — фотографию.

Оглавление книги

Реклама
Похожие страницы

Генерация: 0.035. Запросов К БД/Cache: 0 / 0