Удивительная химия
Шрифт:
ХИМИКИ РАЗГАДЫВАЮТ ТАЙНЫ СВЕЧЕНИЯ
Из многих загадок природы явления, связанные со светом и цветом, — одни из самых удивительных. Поразительно многообразие цветов в природе. Чтобы убедиться в этом, не обязательно ехать в тропические страны (или в зоопарк), где глаза разбегаются от богатства красок на оперении экзотических птиц и бабочек. Походите по осеннему лесу или парку: «пышное природы увяданье», которое так любил А. С. Пушкин, радует глаз тысячами оттенков зеленого, желтого, красного. Все это — результат химических реакций, интенсивность протекания которых в зеленой траве и зеленых листьях зависит от продолжительности светового
Изменение цвета веществ при химических реакциях привлекало внимание людей с давних пор, когда химии как науки не было еще и в помине. Используя метод проб и ошибок, древние научились, например, окрашивать белую ткань в прекрасный пурпурный цвет, не зная ничего о сущности происходящих при этом химических превращений. Не знали они и о том. что окраску предмета мы можем обнаружить лишь в результате избирательного поглощения краской отдельных цветов из смеси всех «цветов радуги», т. е. из белого света. Если предмет, освещаемый естественным «белым» светом, полностью его отражает и не поглощает лучи какого-либо одного цвета, то он кажется нам белым, как снег (недаром существует красивое слово «белоснежный»). Если же предмет поглощает все «радужные цвета» и ничего не отражает, то он будет черным даже при самом сильном освещении. Все это стало известно сравнительно недавно, а в древности некоторые философы были уверены, что мы видим предметы потому, что человеческий глаз, испуская свет, как бы «ощупывает» им различные тела.
Многие из вас знают, как запомнить последовательность «радужных цветов» — с помощью смешной фразы, в которой первая буква каждого слова совпадает с первой буквой соответствующего цвета радуги: «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан». Физики придумали другую, более смешную, фразу: «Как Однажды Жак-Звонарь Городской (или Головой?) Сломал Фонарь». А компьютерные оформители и дизайнеры, которые пользуются программой Photoshop, придумали свою фразу: «Каждый Оформитель Желает Знать, Где Скачать Фотошоп». Вы можете попробовать придумать что-нибудь свое, не менее смешное, и даже провести небольшой конкурс. Только следует иметь в виду, что на самом деле эти семь цветов никто в радуге практически не видит. Например, в английской детской песенке перечислены только шесть цветов. Правда, следует учесть, что в английском языке нет слова, соответствующего русскому слову «голубой»: этот цвет обозначается сочетанием «light-blue» или «sky-blue», т. с. «светло-синий» или «небесно-синий».
«Red and Orange,
Green and Blue,
Shiny yellow,
Purple too.
All the colors that we know
Live up in the rainbow».
Что в переводе означает:
«Красный и Оранжевый,
Зеленый и Синий,
Ярко-желтый,
А также Фиолетовый.
Все цвета, которые мы знаем,
Живут в радуге».
Вообще понятие «семь цветов радуги» и «деление» видимого спектра на семь цветов — достаточно условное. Реально в радуге редко можно увидеть больше четырех цветов. Вероятно, Ньютон, который экспериментировал с разложением света с помощью призмы и подсчитывал число получавшихся цветных полосок, достаточно произвольно выбрал «магическое число» 7, хотя, с другой стороны, для человека, всерьез интересовавшегося алхимией, этот выбор мог быть отнюдь не случайным. Число 7 с древности считалось особенным: число дней недели равно семи; звуки музыкальной гаммы состоят из семи ступеней (но если брать полутона, то в хроматической гамме получится не 7, а 12 тонов, а кроме того, известны и другие способы деления звукового ряда: пентагоника, додекафония…); во времена Ньютона были известны семь планет (Меркурий, Венера, Земля. Луна, Марс, Юпитер, Сатурн); это число упоминается в старой алхимической поговорке «семь металлов создал свет по числу семи планет» (в древности были широко известны именно семь металлов — золото, серебро, медь, железо, свинец, олово, ртуть), а также во многих других пословицах и поговорках («семь пядей во лбу», «семеро с ложкой, один с сошкой» и т. д.). Кстати, вот еще один повод устроить соревнование: кто за определенное время вспомнит больше таких пословиц и поговорок.
Но вернемся к химии… Не счесть химических реакций, в результате которых образуются или исчезают окрашенные вещества. Недаром некоторые из них в старину называли хамелеонами: подобно этим животным, они изменяли свой цвет в зависимости от условий опыта. Некоторые химические элементы обязаны своим названием окраске, которая характерна для них или для их соединений. Например,
Вы, конечно, знаете, что без света нет и цвета; недаром говорят, что в темноте все кошки серы. Химия цвета, точнее, химия красителей — большая отдельная область науки, ей посвящено много книг, в том числе и популярных. Здесь же мы поговорим о том, без чего нет цвета, т. е. о свете, вернее, об источниках света. Испокон веков свет и тепло были неразрывно связаны. Сколько люди помнили себя, они знали только два источника света и тепла — огонь на земле и солнце на небе. Они догадывались, что без солнечного света и тепла жизнь невозможна, поэтому не удивительно, что у многих древних народов солнце было одним из главных богов. В древнеегипетской мифологии солнце — вселенский царь, который сотворил всех существ, в том числе и людей, а земной царь — солнечный сын. Но избыток огня так же губителен, как и его отсутствие; люди видели, что бывает в жаркие засушливые годы, слишком хорошо знали они и разрушительную силу пожаров. Вы, наверное, слышали древнегреческий миф о Гелиосе — боге солнца: греки рассказывали, как ежедневно на четверке коней, в золотой колеснице, выезжает солнечный бог на небо. Он старается не подниматься слишком высоко, чтобы не сжечь небо, и не опускаться слишком низко, чтобы не спалить землю. Но однажды заведенный в мире порядок был нарушен, и вместо солнечного бога в колесницу сел его смертный сын Фаэтон. Напрасно отговаривал Гелиос сына m этой затеи. Слишком хотелось юному и горячему Фаэтону доказан, всем вокруг, что он сын бога солнца. Не справился юноша с конями, и они понесли, не разбирая дороги, и чуть не погубили землю. Погиб и дерзкий Фаэтон.
Менее известен древнекитайский миф об искусном стрелке, которого звали И: когда на небе появилось сразу десять солнц, И избавил людей от засухи, поразив из лука девять из них. Об уничтожении героем-лучником «лишних» солнц можно прочитать и в мифах народов нижнего Амура и Сахалина.
В противоположность солнечному теплу и свету, ночью землю освещал «холодный» свет луны и звезд. Происхождение всех этих природных источников света было неведомо людям вплоть до новейших времен. Еще в 1620 году английский философ Фрэнсис Бэкон, систематизировав известные данные о тепле и холоде, отнес к теплым, или положительным, инстанциям «солнечные лучи, преимущественно летние и полуденные», а к холодным, или отрицательным, инстанциям — «лучи луны, звезд и комет».
Свет, не связанный с нагреванием тел, т. е. «холодный свет», поражал воображение людей в не меньшей степени, что свет «горячий». Упоминание о «холодном свете» встречается в легендах, сказках и песнях разных народов; этот свет связывали с чудесами и волшебством. В сказке поэта и просветителя Петра Павловича Ершова (1815–1869) «Конек-горбунок» есть строки, посвященные «чудесному огню»:
Огонек горит светлее,
Горбунок бежит скорее.
Вот уж он перед огнем.
Светит в поле словно днем.
Чудный свет кругом струится,
Но не греет, не дымится.
Диву дался тут Иван.
«Что, — сказал он, — за шайтан!
Шапок пять найдется свету,
А тепла и дыма нету.
Эко чудо-огонек!»
Сейчас «холодным светом» никого не удивишь: вечером на улицах можно видеть рекламные огни, которые «светят, но не греют»; светятся экраны телевизоров и компьютеров, таблички «ВЫХОД» — в залах театров и кинотеатров, светятся цифры и стрелки на некоторых часах, светятся ночью волны в океане и светлячки в лесу — всего не перечне-лишь. Что же вызывает свечение тел? Происходят ли при этом химические реакции?
Мы расскажем о нескольких естественных и искусственных источниках света. Их излучение — следствие физических, химических и биологических процессов. Соответственно в исследованиях, изобретениях, технических разработках этих источников принимали участие ученые разных специальностей.