Американские ученые и изобретатели - Митчел Уилсон

Количество атомов водорода, с которыми атом может соединиться, назвали валентностью.

Валентность водорода — 1, кислорода — 2, углерода — 4, натрия и лития — 1, кальция и бария — 2. Некоторые вещества, например сера и железо, могут иметь несколько валентностей. Когда были открыты гелий и аргон, обнаружили, что у них вообще нет валентности — они не вступали в химические соединения с другими элементами. Поэтому они получили название «инертных» газов.

В 1919 году Лангмюр предложил модель атома, отвечающую потребностям химиков.

В атоме Лангмюра, так же как и в модели Бора и Резерфорда, ядро находится в центре. Это ядро, словно сердце жемчужины, является центром концентрических оболочек. Каждая оболочка может иметь только строго определенное количество электронов. Самая первая внутренняя оболочка способна вместить всего два электрона. Водород имеет один электрон, так что его оболочка заполнена лишь наполовину — поэтому водород химически активен, так как он стремится привлечь еще один электрон, даже если последний уже входит в другой атом. По мнению Лангмюра, именно тот факт, что водород проявляет тенденцию присоединить один электрон, определяет его валентность, равную единице.

В гелии, имеющем два электрона, внутренняя оболочка заполнена, и это объясняет инертность гелия.

Лангмюр утверждал, что когда внутренняя оболочка заполняется до отказа, атом, имеющий большее количество электронов, располагает их на следующей оболочке, способной вместить восемь электронов. Литий (у него на один электрон больше, чем у гелия), имеет, следовательно, всего один электрон на внешней оболочке, который он может потерять. Это объясняет химическую активность лития.

Неон, в свою очередь, имеет два электрона на внутренней оболочке и восемь электронов на внешней. Поскольку обе оболочки неона заполнены, он, как и гелий, инертен.

Углерод имеет четырнадцать электронов: два на внутренней оболочке, восемь на второй и четыре на третьей. Это означает, что на третьей оболочке есть свободное место еще для четырех электронов.

Для заполнения этих четырех мест атом углерода может соединиться с четырьмя атомами водорода или двумя атомами кислорода.

Подобное объяснение Лангмюр распространил на все соединения и реакции, известные в химии. Молекулы, составленные из атомов, которые используют электроны друг друга, чтобы заполнить свои оболочки, чрезвычайно прочны. Чтобы разрушить их, требуется большое количество теплоты. Они переходят в газообразное состояние при чрезвычайно низкой температуре. Метан и углекислый газ обладают именно этими свойствами.

Огромная работа Лангмюра была, конечно, впоследствии дополнена новыми знаниями. Но именно учение Лангмюра легло в основу трудов Лайнуса Полинга[39] из Калифорнийского технологического института, который исследовал природу химической связи.

Л. Полинг смог объяснить устройство наиболее сложных органических молекул. Он показал, например, что теория прямых цепей является сильным упрощением. Атомы гигантских органических молекул не располагаются в двух измерениях, как на листе бумаги, что было бы очень удобно, а представляют собой чрезвычайно сложные объемные структуры.

Полингу удалось расширить сферу своей работы вплоть до изучения структуры вирусов.

Страсть Лангмюра к альпинизму вызвала в нем интерес к метеорологии и структуре облаков. Это, в свою очередь, заставило его заняться возможностями создания искусственного снегопада и дождя в переохлажденных облаках. Зимой 1945 года он вместе с ассистентом провел ряд опытов, вводя различные кристаллы в переохлажденный воздух, чтобы проверить теорию о том, что кристалл может стать ядром для цепной реакции конденсации.

21 июля 1949 года Армейский корпус связи и Управление морских исследований в Нью-Мексико предоставили Лангмюру и его персоналу возможность провести испытания.

В пять тридцать утра наземный генератор Лангмюра начал испускать йодизированный дым. Через три часа можно было видеть большое облако, сгущавшееся над генератором. В 9 часов 57 минут экраны радара отметили дождевые капли в туче. Вскоре после этого сверкнула молния, загрохотал гром, и полился обильный дождь, шедший на большом пространстве в течение нескольких часов. Последующие испытания не были столь эффективными, может быть, потому, что от них ждали слишком многого.

По свидетельству друзей, Лангмюр был типичным образцом общепринятого представления об ученом. Все, на что падал его взор, немедленно становилось предметом напряженных размышлений. Как бы незначителен ни был предмет этих размышлений, он никогда не считал их пустой тратой времени.

Он сожалел только о долгих часах, проведенных в суде во время тяжбы из-за патентов. Однажды он сказал: «Мне кажется, что полжизни я истратил на это».

Но даже если бы это было правдой, то и тогда вторая половина была истрачена Лангмюром так, что Америка и все человечество перед ним в огромном долгу.

Об авторе

Митчел Уилсон (род. 1913) — американский писатель, физик по образованию, после окончания университета несколько лет работавший вместе с знаменитым ученым Энрико Ферми. Впоследствии он оставил научную работу и посвятил свою жизнь литературе. В своих романах «Живи среди молний» (русск. пер. «Жизнь во мгле»), «Брат мой — враг мой», «Дэви Мэллори», «Встречи на далеком меридиане» Уилсон остро ставит вопрос о месте ученого в обществе, о роли, которую наука призвана сыграть в предотвращении войны и укреплении взаимопонимания между народами.

Примечания

1

Уолпол Горэс (1717–1797) — известный английский писатель, предвосхитил романтическое течение в английской литературе.

2

Это утверждение автора вызывает сомнение, так как известно, что гребной пинт был изобретен лишь в 1826 году чехом И. Ресселом. Колесные пароходы, которые строились по подобию парохода Фултона, не смогли успешно плавать в море до тех пор, пока не был изобретен гребной винт, как движитель. (Здесь и далее — прим. peg.).

3

«Гамлет», акт 3-й.

4

Фитч Джон (1743–1798) — американский изобретатель, создатель нескольких проектов пароходов.

5

Эванс Оливер (1755–1819) — американский изобретатель, один из пионеров парового двигателя.

6

Олстон Вашингтон (1779–1843) — американский художник и литератор.

7

Адамс Джон Квинси (1765–1848) — видный политический деятель, в 1825 году, был избран президентом США.

8

У автора неточно. Шиллинг не был послом в Австрии. Однострелочный электромагнитный телеграф он изобрел в 1828 году, а в 1832 году демонстрировал уже пятистрелочный. Его изобретение никем не запрещалось. Наоборот, он получил указание правительства построить телеграфную линию между Петергофом и Кронштадтом. Смерть Шиллинга в 1837 году прервала эту работу.

9

Дон Педро — император Бразилии Педро II (1825–1891). Свергнут с престола в 1889 году.

10

Лонгфелло Генри (1807–1882) — выдающийся американский поэт, автор знаменитой «Песни о Гайавате».

11

Эмерсон Ролф (1803–1883) — видный американский поэт и мыслитель.

12

Хоу Джул Уорд (1819–1910) — американская писательница.

13

Гоулд Джэй (1836–1892) — американский миллионер, нажил состояние на скандальных спекуляциях акциями железнодорожных компаний.

14

Пуассон Симеон Дени (1781–1840) — крупный французский математик и механик.

15

Лагранж Жозеф Луи (1736–1813) — знаменитый французский математик и механик. Наиболее важные работы относятся к вариационному исчислению, к аналитической и теоретической механике.

16

Кундт Август (1839–1894) — немецкий физик-экспериментатор. Открыл метод измерения скорости звука в твердых телах и газах, исследовал явления аномальной дисперсии света.

17

Кирхгоф Густав Роберт (1824–1887) — видный немецкий физик, установил закономерности течения электрического тока в разветвленных цепях, так называемые правила Кирхгофа. Сформулировал основной закон теплового излучения. Совместно с Бунзеном заложил основы спектрального анализа. Открыл химические элементы цезий и рубидий.

18