Физика на пальцах. Для детей и родителей, которые хотят объяснять детям - Александр Никонов

В нашем организме соли калия играют очень важную роль, они, например, участвуют в передаче сигнала по нервам. В организме среднего человека содержится примерно 150 г калия. Нехватка калия может привести к сердечному приступу.

При этом цианистый калий, то есть химическое соединение калия с углеродом и азотом, является одним из самых сильных ядов, известных человечеству. Достаточно нескольких крохотных крупинок этого опасного вещества, чтобы убить человека.

Серебро – Ag (47 p+, 60 n, 47 e-)

Драгоценный металл, издревле известный человечеству. Наряду с золотом являлся универсальной мерой стоимости для разных товаров – из серебра и золота делали деньги.

Если не считать денег и украшений, то одно из самых известных применений серебра – производство зеркал. Тот самый тонкий отражающий слой на задней стенке стекла, который и делает его зеркалом, сделан как раз из серебра. А первые зеркала, которыми пользовались древние красавицы, были вообще целиком серебряными, их делали из полированной серебряной пластины.

Ранее серебро очень широко применялось в фотографии. Это сейчас фотография практически вся цветная и цифровая. А раньше фотографии получали, проецируя поток света через объектив на фотобумагу. А что такое фотобумага? Это бумага, покрытая солями серебра. Дело в том, что соли серебра обладают таким свойством, как фоточувствительность. Иными словами, они темнеют на свету. Сильно засвеченные участки фотобумаги приобретали темный цвет, менее засвеченные оставались белыми или серыми. Так формировалось черно-белое изображение.

После своего изобретения в конце XIX века фотография приобрела необычайную популярность, и к 60-м годам ХХ века только в одной Америке каждый год на нужды фотографов тратилось более 900 тонн серебра, которое в виде солей распылялось тонким слоем по фотобумаге, безвозвратно изымаясь таким образом из оборота. Ну, а после изобретения иных технологий фиксации изображений нужда в серебре упала, как и его цена.

Еще одно полезное свойство серебра – оно убивает микробы. Поэтому вода в серебряных сосудах долго не протухает. В старину этим пользовались хитрые попы, которые торговали такой вот «стерилизованной» водой из серебряной емкости, называя ее «святой водой» и наделяя якобы волшебными свойствами.

Медь – Cu (29 p+, 34n, 29 e-)

Очень хороший элемент! Красноватого цвета металл. Относительно мягкий (в полтора раза мягче железа.) Хорошо проводит электрический ток, поэтому употребляется для изготовления проводов.

Когда-то, в медном веке медь была главным металлом, потому что железо еще не было открыто, и из меди и ее сплавов делали все – оружие, ножи, предметы быта. Забавно, но даже сейчас еще встречаются медные молотки – их применяют в цехах, где есть опасность взрыва или воспламенения, потому что железные молотки при сильном ударе могут вызвать искру, а медь не искрит.

Два главных сплава, основой которых является медь, это бронза и латунь. Бронза – это сплав меди с оловом, а латунь – сплав меди с цинком. Латунь хорошо противостоит коррозии, поэтому из нее часто делают разные морские штучки – колокола, компасы, ручки. Выглядят они красиво, блестят как золото!

Меди на Земле в тысячу раз меньше, чем, например, алюминия, поэтому и стоит она дороже. Именно медь придает различным минералам (малахиту, например) его красивый зеленоватый цвет.

По содержанию меди в организме она относится к микроэлементам, поскольку в среднем человеке меди всего 70 миллиграмм. Но она очень нужна для функционирования нашего тела! Медь важна для здоровой кожи, поддержания иммунитета (защитных сил организма), работы мозга и нервной проводимости.

Так же, как и серебро, медь обладает бактерицидными свойствами, то есть убивает микробы. Замечено, что использование изделий из меди (дверные и оконные ручки и т. д.) позволяет снизить в реанимационных отделениях риск инфицирования больных на 40 %.

Олово – Sn (50 p+, 68 n, 50 e-)

Олово – один из семи древнейших известных людям металлов, наряду с золотом, серебром, медью, железом, свинцом, ртутью. Его добавляли в расплавленную медь, чтобы получать более прочную, чем медь, бронзу. Из чистого олова делали ложки и другую посуду. А еще отливали оловянных солдатиков.

Еще совсем недавно тонким слоем олова покрывали консервные банки, чтобы жесть, из которых банки делают, не окислялась. Теперь вместо олова жесть все чаще покрывают слоем лака, посуду из олова тоже больше не делают, и поэтому в быту олово мы можем встретить только в виде так называемого припоя – оловянной проволочки, которую используют для пайки электросхем с помощью паяльника.

Одно из самых интересных свойств олова связано с немного пугающим термином «оловянная чума». Свойство это было замечено довольно давно и никакой радости людям не принесло. Рассказываю…

Вообще, олово, как и все металлы, обладает металлическим блеском и в слитках представляет собой серебристо-белое вещество, из которого можно отливать разные полезные штуки, например, ложки или игрушечных солдатиков. Но иногда с оловом вдруг случается нечто странное. Подобное произошло в начале прошлого века с погибшей полярной экспедицией Роберта Скотта, которая отправилась исследовать Южный полюс. Экспедиционеры взяли с собой топливо в железных емкостях, швы которых были запаяны оловом. Как вы понимаете, в условиях полярного холода топливо – вещь жизненно необходимая. Экспедиция мужественно преодолевала колоссальные трудности, но добила людей потеря топлива – весь керосин вытек через щели емкостей, потому что олово, которым пропаивались швы, по непонятной причине превратилось в серый порошок и осыпалось, образовав щели.

Нечто подобное позже произошло и в России. В ту пору Российская империя олово сама не производила, а закупала его за рубежом. И вот морозной зимой 1916 года целый состав с оловом отправился с Дальнего Востока в Европейскую часть страны. Но не дошел. Вернее, состав-то дошел. Но долгожданного олова в нем не было. Вместо блестящих беловатых слитков, пластичных и ковких в вагонах лежал какой-то странный серый порошок. Химический анализ показал, что это и было олово.

Почему же блестящие слитки превратились в серый порошок? Фазовый переход! Вспомните углерод. Он может существовать как в виде черного, непрозрачного мягкого графита, проводящего электричество, так и в виде прозрачно-белого, не проводящего ток, очень твердого алмаза. То же самое с оловом – при низких температурах перестраивается кристаллическая решетка олова, и его физические свойства разительно изменяются. Этот процесс назвали «оловянной чумой», потому что «болезнь» быстро распространяется по всему олову, и один кусок словно заражает другой.

Кстати, у олова есть и еще одна, третья модификация – при температуре выше 160 °C снова меняется расположение атомов в кристаллической решетке олова. И меняется, разумеется, вместе с физическими свойствами – олово полностью теряет свойственную металлам пластичность и становится хрупким, как стекло.

Ртуть – Hg (80 p+, 120 n, 80 e-)

Это единственный металл, который при нормальных условиях (при комнатной температуре) является жидкостью. Мы привыкли, что для плавления металлов их нужно разогревать. Мы видели по телевизору жидкую сталь, которая льется из ковшей на металлургических заводах, сверкая огненными брызгами и светясь белым светом из-за огромной температуры. А вот ртуть нагревать не надо, капли жидкой ртути, похожие на шарики, превращаются в твердое тело только при температуре минус 39 °C. Мороз! Именно такова температура плавления ртути.

У ртути довольно большой коэффициент теплового расширения. Вообще-то, все тела при нагревании расширяются, но ртуть это любит особенно! Именно поэтому ее используют в градусниках – даже небольшое повышение температуры у больного человека приводит к расширению ртути, что мы и отмечаем на шкале градусника.

В жидкой ртути хорошо растворяются некоторые металлы, например, серебро, золото, олово. Такие растворы металлов в ртути называют амальгамами. А вот железо в ртути не растворяется, поэтому ртуть можно перевозить в стальных емкостях. С помощью амальгам раньше золотили разные предметы – растворяли золото в ртути, затем покрывали полученной жидкостью предмет. Ртуть постепенно испарялась, а золото оставалось на предмете тонким слоем.

Пары ртути ядовиты, поэтому детям разбивать градусники, чтобы добыть для игры немного ртути, строго не рекомендуется.

Несмотря на свою токсичность (ядовитость), ртуть в микродозах содержится в нашем организме в виде разных соединений. Роль ртути в системе жизнеобеспечения не до конца изучена, известно только, что недостаток ртути в организме приводит к снижению иммунитета, росту простудных и воспалительных заболеваний.