Популярная библиотека химических элементов. Книга первая. Водород — палладий - Коллектив авторов

Подвижность неона, малая его растворимость в жидкостях организма позволяют заменять гелий в искусственном безазотном воздухе неоно-гелиевой смесью. Таким воздухом дышат океанавты, водолазы, вообще люди, работающие при повышенных давлениях, чтобы избежать азотной эмболии и азотного наркоза. Легкий неоно-гелиевый воздух облегчает также состояние больных, страдающих расстройствами дыхания. У неоно-гелиевого воздуха есть одно преимущество перед воздухом, в котором азот заменен чистым гелием, — он меньше охлаждает организм, так как теплопроводность его меньше.

И напоследок — о традиционном.

Неон — газ приборов и светильников

Неоном снаряжают те лампы, в которых нельзя заменить его более дешевым аргоном. Большинство ламп наполняется не чистым неоном, а неоно-гелиевой смесью с небольшой добавкой аргона, чтобы понизить напряжение зажигания. Поэтому свечение ламп имеет оранжево-красный цвет. Оно видно на далекие расстояния, невозможно спутать его с другими источниками света, туман ему не помеха.

Эти качества делают газосветные неоновые лампы незаменимыми для сигнальных устройств разнообразного назначения. Неон светит на маяках, неоновыми лампами обозначают вершины высотных зданий и телевизионных башен, границы аэродромов, водных и воздушных трасс.

В газоразрядных светильниках, неон разрежен, так как интенсивность света, вначале нарастающая с давлением, далее начинает падать. Давление неона в трубках 2 — 5, а в лампах тлеющего свечения 5 — 20 мм ртутного столба.

Замечательная особенность неонового тлеющего свечения — его весьма малая инерционность. Это значит, что свечение мгновенно ы чувствительно усиливается или ослабляется при изменении силы тока. Поэтому неоновые лампы применяют при устройстве сигнальных панелей и щитов радиотелевизионной аппаратуры, в коммутаторах телефонных станций, в приборах самого разнообразного назначения.

Неоновая лампа тлеющего свечения чаще всего играет роль индикатора напряжения. Ее вспышка дает сигнал о том, что электрическая цепь, в которую включена лампа, оказалась под напряжением более высоким, чем напряжение зажигания разряда в лампе. А последнее легко регулируется конструкцией лампы. Неоновая лампа может также служить стабилизатором и делителем напряжения. Лампы с неоном применяют в качестве маломощных выпрямителей, осциллографов, генераторов колебаний.

Советский ученый Л. Н. Кораблев ввел в неоновую лампу управляющий сетчатый анод, что позволило заменить ею громоздкие электронные лампы во многих приборах и аппаратах импульсной техники.

Неон и тяжелые инертные газы присутствуют в газонаполненных фотоэлементах, ими заполнены тиратроны — электровакуумные ионные приборы, служащие быстродействующими реле и имеющие ряд других назначений.

С недавнего времени миниатюрные газоразрядные приборы с неоном (величиной в четверть спичечной коробки) находят применение в электронно-вычислительных машинах, заменяя радиолампы и полупроводники. Перед первыми они имеют преимущество долговечности и малого расхода электроэнергии, перед вторыми — нечувствительность к резким колебаниям температуры.

Вот что значит для нас сегодня неон — газ инертный, редкий и очень нужный.

ВЕЧНО ВТОРОЙ. Эти слова полностью определяют положение неона в семье благородных газов. Он второй по легкости, температуре плавления и кипения после гелия. По распространенности на Земле, в ее атмосфере, он тоже второй, но на этот раз уже после аргона.

НЕОН И НАУКА. Элемент № 10 оказался сопричастен, как минимум, к двум важным научным открытиям. Именно на примере неона в 1913 г. Дж. Дж. Томсон впервые установил существование изотопов в стабильном элементе. А в 1964 г. с помощью неона был впервые получен и открыт элемент № 104 — курчатовий. В чреве большого дубненского циклотрона происходила ядерная реакция плутония и неона, в результате которой были получены первые атомы нового элемента.

НАТРИЙ

3 января 1959 г. в небе появилась комета. Не обычная комета — искусственная: из летящей к Луне советской космической ракеты было выпущено облако паров натрия. Яркое свечение натриевой кометы позволило уточнить траекторию первого летательного аппарата, прошедшего по маршруту Земля — Луна.

Натрий и наши предки

По распространенности на пашей планете натрий занимает шестое место среди всех элементов. Природные соединения натрия — это полевые шпаты и каменная соль, криолит и селитра, мирабилит и бура, нефелин и ультрамарин.

И не удивительно, что с соединениями натрия наши предки познакомились очень давно. Питекантропу хлористый натрии был так же необходим, как и современному человеку.

В Ветхом завете упоминается некое вещество «нетер». Это вещество употреблялось, по современной терминологии, как моющее средство. Скорее всего нетер — это просто сода, углекислый натрий, который образовывался в соленых египетских озерах с известковыми берегами. Об этом же веществе, но под названием «нитрон» писали позже греческие авторы Аристотель, Диоскорнд, а древнеримский историк Плиний Старший, упоминая это же вещество, называл его уже «нитрум». (Как это часто бывает, в конце концов возникла путаница, и в XVI в. термином «нитрум» обозначали селитру — азотнокислый натрий.)

У арабских алхимиков вместо «нитрум» употреблялся термин «натрон». От «патрона» и произошло современное название «натрий».

В XVIII в. химикам было известно уже очень много различных соединений натрия. Соли натрия широко применялись в медицине, при выделке кож, при крашении тканей. И хотя о соединениях натрия знали очень много, сам элемент вплоть до XIX и. открыт не был. Слишком активен этот металл, чтобы его можно было выделить традиционными химическими методами.

Из щелочи…

Хамфри Дэви (1778—1829) — английский химик и физик, первооткрыватель натрия, калия, магния, кальция, стронция и бария. Он же разработал водородную теорию кислот, подтвердил элементарность хлора, сделал ряд важных открытий в технике и физике 

19 ноября 1807 г. в Лондоне на заседании Королевского общества сэр Хэмфри Дэви объявил об открытии им новых элементов — натрия и калия. Выделить эти элементы удалось с помощью электрического тока. Единственным реально применимым источником электричества в то время был вольтов столб. Вольтов столб, которым пользовался Дэви, состоял из 250 пар медных и цинковых пластин. Д. И. Менделеев так описывает открытие Дэви: «Соединяя с положительным (от меди или угля) полюсом кусок влажного (чтобы достичь гальванопроводности) едкого натра и выдолбив в нем углубление, в которое налита была ртуть, соединенная с отрицательным полюсом (катодом) сильного вольтова столба, Дэви заметил, что в ртути растворяется, при пропускании тока, особый металл, менее летучий, чем ртуть, и способный разлагать воду, вновь образуя едкий натр».

Дэви первым изучил свойства натрия и калия, он отметил легкую окисляемость щелочных металлов, указал, что пары натрия воспламеняются на воздухе.

Выделение щелочных металлов было, конечно, выдающимся открытием в химии, но технике того времени оно не дало ровным счетом ничего. Более того, никто не знал, какую вообще пользу могут принести мягкие и очень активные металлы, воспламеняющиеся под действием воды.

Через год после открытия Дэви Жозеф Гей-Люссак и Луи Тенар получили натрий не электролизом, а при помощи реакции едкого натра с железом, нагретым до красного каления. Но и это открытие не изменило положения натрия как элемента «только для химиков», элемента без применений; и так продолжалось почти 17 лет. Но в 1824 г. с помощью натрия был выделен алюминий (из хлористого алюминия), и интерес к натрию сразу возрос. Вскоре, однако, для восстановления алюминия стали применять калий, и производство натрия опять пошло на убыль. Лишь через 32 года А. Сент-Клер Девиль и Р. Бунзен доказали, что в производстве алюминия все-таки лучше пользоваться натрием, а не калием. Сент-Клер Девиль разработал первый промышленный способ получения алюминия, для которого натрий был необходим. Пришлось попутно разработать и промышленный способ получения элемента № 11.

По методу Сент-Клер Девиля натрий получили, восстанавливая соду углем в присутствии известняка.

В 1886 г. этот способ был усовершенствован, но в том же году натрий снова остался не у дел: спустя буквально несколько месяцев американец Холл и француз Эру почти одновременно разработали электролитический способ получения алюминия.

Для того чтобы элемент № 11 вновь вернулся в промышленные сферы, нужны были по меньшей мере две вещи: новые производства, которые не могли бы обойтись без натрия, и эффективные методы получения дешевого натрия.