ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Электросопротивление в роли оракула jgg Нахальные гости и слабохарактерные хозяева из "Репортаж из мира сплавов (Библ, Квант 71) " Однако есть что милей на свете. [c.137] Чем уноситься в дух иных столетий И умозаключать из их работ. [c.137] Немецкий химик Иеремия Вениамин Рихтер (1762—1807) получил возможность убедиться в пользе даже мимолетного общения с великими. Он учился в университете Кенигсберга, где слушал лекции крупнейшего философа Иммануила Канта. В одной из них Кант заметил, что в отдельных ветвях естественных наук истинной науки столько, сколько в ней математики. Мысль завладела Рихтером, и он направил свои усилия на отыскание количественных закономерностей в химии, которых этой науке в то время явно недоставало. [c.137] Математические способности современных ему химиков Рихтер, по-видимому, оценивал не слишком высоко. Во всяком случае, свой основной труд Начальные основания стехиометрии (1793) он начал с объяснения, что означают знаки + и — , А венцом количественной теории Рихтера стал сформулированный им закон эквивалентов Если мы получаем соединения из двух элементов, то, поскольку свойства элементов постоянны, один из элементов будет требовать всегда одного и того же количества другого элемента так, например, если для растворения двух частей извести требуется 5 частей соляной кислоты, jro для растворения 6 частей извести потребуется 15 частей соляной кислоты . [c.137] Научная дуэль продолжалась несколько лет. В результате опытов на сульфидах и оксидах Металлов Прусту удалось представить более веские доказательства своей точки зрения, и в глазах большинства современников он остался победителем. Более того, постоянство состава химических соединений послужило английскому химику и физику Джону Дальтону основанием для определения атомных масс элементов. Точка зрения Пруста выражается даже самим видом химических формул. Например, запись NiO означает, что в оксиде никеля на один атом металла приходйтся ровно один атом кислорода. [c.138] Спустя почти 100 лет на итоги дискуссии Пруста и Бертолле пришлось взглянуть совсем по-иному. Приведем ее ретроспективную оценку известным химиком Анри Ле Шателье Вследствие ясности, которая была внесена в химию понятием об определенном соединении ), исследователи обратились на долгое время к изучению именно этих веществ. Соединения переменного состава, жидкие и твердые растворы были оставлены без внимания, между тем как важность и интерес подобных тел в смысле исследования явлений природы нисколько не меньше . [c.138] Важнейшим признаком раствора является его однородность, а более точно —однофазность. Растворен-ные атомы или молекулы распределены в растворителе по одному, по два и не образуют самостоятельной фазы. Другая черта растворанепостоянство состава. Можно размешать в стакане чая одну ложечку сахара, а можно две — кому как нравится. [c.139] Знаменитый голландский физико-химик Якоб Хендрик Вант-Гофф (1852—1911) заметил, что этими свойствами жидких растворов обладает и большая группа твердых веществ, в том числе некоторые металлические сплавы. Их он по аналогии назвал твердыми растворами. Случилось это в 1890 году. Новый (термин привился, но лишь позднее выявилось богатство его содержания. [c.139] В Древней Греции при решении сложных вопросов обращались к оракулу храма Аполлона в Дельфах. За ответом приходилось держать долгий путь, стоил он недешево (дары Аполлону ) и облекался в исключительно туманную, форму. Древних такой обычай, очевидно, устраивал, но спустя два тысячелетия жить стали по другим законам. Требовалось найти метод — оракул, который смог бы безошибочно распознавать твердые растворы среди прочих металлических фаз. В отличие от своего античного коллеги он должен был быть простым, доступным и недвусмысленным ). [c.140] Метод был предложен и широко применен уже неоднократно упоминавшимся нами на страницах этой книги русским ученым, впоследствии академиком, Н. С. Курнаковым (1860—1941). Сам он считал себя прежде всего химиком. Но истинные масштабы его деятельности оказались значительно шире. Металлофизика, физическая химия, организация химических и металлургических производств и научных институтов, Педагогическая и просветительская работа — таков Краткий перечень областей, где Курнаков добился замечательных успехов. [c.140] По мысли Курнакова, твердые растворы следовало искать с помощью измерения электросопротивления. Он писал Опыт показывает, что при образовании металлических твердых растворов происходит уменьшение проводимости. Это понижение настолько значительно, что служит одним из самых чувствительных средств для отыскания твердых растворов . [c.140] Можно придумать всего два возможных способа расположения атомов марганца в меди по одному— в виде твердого раствора или в виде скоплений, т. е. [c.140] Намного резче электросопротивление реагирует на атомы марганца, рассеянные поодиночке среди медных Однако причина этого перестала быть загадкой только после разработки квантовой механики. Сначала измерением сопротивления стали пользоваться для отыскания твердых растворов, а лишь спустя несколько десятков лет удалось строго оправдать этот прием. [c.141] В технике широкое распространение получили вол-поводы ). Для сантиметровых радиоволн ими служат йолые металлические трубки. Для передачи световых волн используют световоды — трубки с зеркальными поверхностями. Отражаясь от них, световые волны ьсе время остаются внутри трубки. Точно так же отряжаются от гладких металлических поверхностей радиоволны. Но если поверхность волновода неров-ная, то волны как бы разбиваются о зазубрины, рассеиваются и их энергия переходит в тепло. [c.142] Вклад в электросопротивление дают только нару-шения периодичности кристаллической структуры. Сразу становится ясной роль атомных колебаний. Они искажают правильные волноводы, что вызывает немедленный отклик — повышение электросопротивления. Чем выше температура, тем заметнее искажения и тем ниже проводимость. [c.142] Весьма чувствительно сопротивление и к вакансиям. Их вклад в сопротивление, измеряемое при низких температурах (когда атомные колебания почти выведены из игры), настолько заметен, что таким образом удается даже оценить их концентрацию. [c.142] Если же атомы примеси собираются в отдельную фазу, то размеры нарушения кристаллической решет ки становятся гораздо больше длины волны электрона. Поэтому частицы второй фазы воспринимаютг ся электроном как самостоятельный проводник со своей кристаллической структурой. В этом случае суммарное сопротивление двухфазной смеси определяется обычными законами последовательных и параллельных соединений. Следовательно, если содержание примеси невелико, она гораздо сильнее влияет на сопротивление, находясь в твердом растворе. [c.143] На основании измерений электросопротивления Н. С. Курнаков установил, что твердые растворы — широко распространенный тип фаз. Это позволило подвести окончательные итоги давно смолкнувшей дискуссии В истории химии принято считать, что спор окончился победой Пруста... Но, несомненно, эта победа была лишь временной. В настоящее время совокупность данных физико-химического анализа позволяет с полной уверенностью утверждать, что обе стороны правы в своих утверждениях, но точка зрения Бертолле является более общей . [c.143] В числе твердых растворов оказались всем изве стные стали, бронзы, латуни. Отмечая это, академик Н. С. Курнаков писал о выдающейся роли, которую играют с отдаленных времен металлические растворы в технике и повседневной жизни. Название культурных периодов в истории человечества — бронзовая эпоха , век железа и стали — соответствует умению обращаться с твердыми растворами олова в меди, никеля и углерода в железе . [c.143] Конечно, самую подробную информацию о твердых растворах можно получить в помощью рентгеновского излучения. Для начала остановимся на известном издревле сплаве меди с цинком —латуни. [c.143] Вернуться к основной статье