От водорода до …? - Таубе Петр Рейнгольдович - Страница 17

Способ измерения времени с помощью радиоактивного изотопа углерода, проверенный на предметах, «возраст» которых был точно известен по другим данным (древесина из египетских гробниц или свай, вбитых в морское дно во времена римских императоров и т. д.), дал очень хорошие результаты.

«Углеродные часы», предложенные американским ученым Либби, нашли применение в различных областях знания (археология, палеонтология, океанография и др.). Сущность метода «углеродных часов» состоит в том, что подлежащий исследованию образец сжигают в герметическом сосуде и из образовавшегося углекислого газа выделяют углерод с помощью металлического магния. Образовавшаяся окись магния растворяется в кислоте и вымывается, а оставшийся углерод высушивается и активность его измеряется специальным прибором. «Углеродные часы» дали науке ряд ценных сведений, на основании которых точно установлены такие даты, которые раньше вообще не поддавались определению или определялись весьма предположительно. Так, например, путем определения радиоактивности углерода, выделенного из древесины палубы «Солнечной ладьи», а также из древесины акации, кипариса и других деревьев, употреблявшихся при сооружении древних гробниц, были установлены даты смерти фараонов Сезотриса III (1800 г. до н. э.), Снефру (2625 г. до н. э.) и др. С помощью радиоактивного углерода установлен «возраст» рисунков бизонов, выполненных на стене пещеры в Ласко (Франция) рукой доисторического художника 15 с лишним тысяч лет назад, определен «возраст» проб воды, взятых из Атлантического океана с глубины трех километров. Ряд других вопросов успешно решен также с помощью «углеродных часов».

Изотопам углерода явно сопутствует «удача». Если углерод-14 стал выполнять роль «часов истории», то углероду-12 Международным соглашением (1960 г.; Монреаль, Канада) поручена роль эталона атомных масс. За единицу относительных атомных масс принята теперь одна двенадцатая часть атомной массы углерода-12. На смену «кислородной» шкале атомных весов с 1960 г. пришла «углеродная», что вносит некоторые изменения, правда незначительные, в числовые значения атомных масс всех элементов.

Безжизненным называется газ, наиболее распространенный в природе. Он — составная часть воздуха, в котором на долю этого газа приходится 78,16 % по объему и 75,5 % по массе. Масса воздушной оболочки, окружающей земной шар, составляет 5 300 000 000 000 000 т, на долю безжизненного газа приходится 4 001 500 000 000 000 т. Это почти в 10 (а точнее в 9,8) раз больше массы всего Кавказского хребта.

Несмотря на то, что изучение воздуха началось очень давно и еще древнегреческий философ Анаксимандр, живший в VI в. до нашего летоисчисления, доказал современникам существование воздуха. Состав воздуха был определен гораздо позднее — во второй половине XVIII столетия.

В 1772 г. англичанин Даниэль Резерфорд установил, что воздух, оставшийся под колоколом, где жила несколько дней мышь, освобожденный от углекислоты, не поддерживает горения и дыхания. Оставшийся под колоколом газ он назвал «ядовитым воздухом». В том же году другой английский ученый Пристли, получив «ядовитый воздух» иным путем, назвал его «флогистированным воздухом». В 1773 г. Карл Вильгельм Шееле, шведский аптекарь из города Штральзунда, установил, что воздух состоит из двух газов. Он назвал газ, не поддерживающий дыхания и горения, «дурным», или испорченным, «воздухом».

В 1776 г. известный французский ученый Антуан Лоран Лавуазье, подробно исследуя «ядовитый», «флогистированный» и «дурной» воздухи, установил тождество между ними. Одиннадцать лет спустя, будучи членом комиссии по выработке новой химической номенклатуры, он предложил назвать этот газ безжизненным (от греческих слов «а» — отрицание и «зоэ» — жизнь). Слово «азот» имеет древнее происхождение. Еще в алхимических рукописях далекого средневековья встречается термин «азот философов», в котором слово «азот» было произведено путем сочетания буквы «а» — первой во всех известных в то время алфавитах — с последними буквами латинского (зет), греческого (омега) и древнееврейского (тов) алфавитов. Полученное таким образом слово «а-з-о-т» означает «начало и конец всех начал».

Азот — газ несколько легче воздуха (1 л его весит 1,251 г), без цвета и запаха. При –196 °C азот превращается в бесцветную жидкость, отвердевающую при –210,5 °C в прозрачную бесцветную массу.

Научное название азота происходит от латинского слова «нитрогениум» (введенного в науку в 1790 г. Шапталем), что значит «рождающий селитру» — пожалуй, единственное соединение азота, в более или менее значительных количествах встречающееся в природе.

В небольших количествах селитра встречается в Закавказье (в долине реки Аракс), в Средней Азии. В начале XIX в. в Южной Америке, в пустынях Чили, были открыты крупные месторождения селитры. В настоящее время эти залежи сильно истощены, так как селитра является одним из основных предметов чилийского экспорта и представляет собой ценное удобрение, а также исходный продукт для приготовления взрывчатых веществ.

Нередко азот оправдывает свое буквальное название — «безжизненный». В 1342 г. солдаты испанского короля с ужасом, молитвами и заклинаниями отхлынули от стен Алхезираса, распространяя по Европе весть о том, что союзником арабов, оборонявших Алхезирас, является дьявольская сила, без пощады и страха перед святым крестом кидающая с грохотом, огнем и дымом каленые ядра. С того времени до настоящего дня в угоду наживе азот, входящий в состав взрывчатых веществ, работает на полях войны во славу смерти.

И все-таки вопреки своему названию азот совершенно необходим для жизни организмов. Установлено, что азот является составной частью каждой молекулы, каждой клетки любого организма, независимо от того, будет ли это невесомая бактерия или 150-тонная туша синего кита. В химическом отношении азот — довольно инертный газ. При обычных условиях он не вступает в соединения ни с металлоидами, ни с металлами (исключая литий). Находящийся в атмосфере азот представляет собой простое вещество — газ, молекулы которого состоят из двух атомов, очень прочно связанных друг с другом. Над каждым гектаром земной поверхности постоянно «висят» 80 тыс. т азота. Несмотря на огромные запасы свободного азота в природе, животные и растения не могут непосредственно его усваивать. Исключение составляют бактерии (открытые русским ученым Виноградским), развивающиеся на корнях бобовых растений. Они усваивают атмосферный азот, образуя азотистые соединения. Основная масса растений получает соединения азота из почвы, которая постепенно беднеет азотом, Внесение органических удобрений только частично пополняет убыль азота, других же путей для восполнения запасов азотистых соединений в почве не было открыто до начала XX в. На рубеже ХІХ–XX столетий приобрела популярность и серьезно обсуждалась такая нелепая идея, как «азотная смерть» человечества. Ее сторонники пытались доказать, что прогрессивная потеря азота почвой должна привести к резкому снижению урожайности полей, к наступлению «азотного голода», а за ним и «азотной смерти» всего человечества.

В противоположность этой «теории» Д. И. Менделеев в своем труде «Основы химии» писал: «Так как азотистые вещества организмов играют в них весьма важную роль (без них органической жизни нет), … то вопрос о способах превращения азота воздуха в почвенные азотистые соединения … составляет один из таких вопросов, которые представляют великий теоретический и практический интерес».

Каким же образом пополняются запасы азотистых соединений в почве? Оказывается, что эти вещества поступают в почву из атмосферы во время … грозовых ливней. При высокой температуре азот образует различные соединения с кислородом (второй составной частью воздуха) и влагой воздуха. Высокая температура создается молниями во время грозы. Всякая электрическая искра, даже самая маленькая, представляет собой мощный взрыв. При достаточно крупной искре в течение миллионных долей секунды развивается мощность, равная мощности крупной электростанции, а температура достигает нескольких тысяч градусов.