Книга фактов в вопросах и ответах

Что такое метр и чему равно его эталонное значение?

Метр – единица длины, одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ). По первому определению, принятому во Франции в 1795 году, метр равнялся одной десятимиллионной части четверти длины Парижского меридиана, его размер был определен на основе геодезических и астрономических измерений. Первый эталон метра изготовили в 1799 году в виде концевой меры длины – платиновой линейки с расстоянием между концами, равным принятой единице длины. Он получил наименование «метр архива», или «архивный метр». Однако, как оказалось, определенный таким образом метр не мог быть вновь воспроизведен из-за отсутствия точных данных о фигуре Земли и значительных погрешностей геодезических измерений. В 1872 Международная метрическая комиссия приняла решение об отказе от «естественных» эталонов длины и о принятии архивного метра в качестве исходной меры длины. По нему изготовили эталон в виде штриховой меры длины – бруса из сплава платины (90 процентов) и иридия (10 процентов). Эталон метра и две его контрольные копии хранятся в Севре (Франция) в Международном бюро мер и весов. Однако рост требований к точности линейных измерений и необходимость создания воспроизводимого эталона стимулировали исследования по определению метра через длину световой волны. В 1960 году 11-я Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое определение метра, положенное в основу Международной системы единиц (СИ): «Метр – длина, равная 1650763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p10 и 5d5 атома криптона-86». Согласно современному определению, принятому в 1983 году 17-й Генеральной конференцией по мерам и весам, «метр – длина пути, проходимого светом в вакууме за ¹/ _{299 792 458}долю секунды».

Чему равна эталонная продолжительность секунды?

Секунда – единица времени, одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ). В 1967 году на 13-й Генеральной конференции по мерам и весам принято следующее определение секунды: «Секунда – время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133». Определяемая таким образом секунда называется атомной.

Почему метр обозначается строчной буквой (м), а ампер – прописной буквой (А)?

Согласно правилам Международной системы единиц (СИ) обозначения единиц СИ и не входящих в СИ, наименования которых образованы по фамилиям ученых, пишутся с прописной (заглавной) буквы. Именно поэтому обозначения метра (м), секунды (с) или радиана (рад) пишутся со строчной буквы, а обозначения ампера (А), ватта (Вт) или джоуля (Дж) – с прописной.

Как классифицировал науки Эрнест Резерфорд?

На протяжении большей части ХХ века (с 1910-х по 1960-е годы) многие физики свысока смотрели на своих ученых собратьев, занимающихся исследованиями в других областях естествознания. Рассказывают, что, когда жена американского физика-теоретика Вольфганга Паули (1900—1958) ушла от него к химику, Паули просто не мог в это поверить. «Я еще понял бы, если бы она ушла к тореадору, – признавался он другу. – Но к химику…» Великий английский физик Эрнест Резерфорд (1871—1937) однажды сказал: «Вся наука – это либо физика, либо коллекционирование марок». Судьба отомстила Резерфорду за это высказывание со свойственной ей иногда иронией: в 1908 году его удостоили Нобелевской премии не по физике, а по химии.

Какую положительную роль сыграла алхимия?

Алхимией называют донаучное направление в развитии химии, возникшее в II—IV веках в Египте и получившее особенно широкое распространение в Западной Европе в XII—XIV веках. Своей главной задачей алхимики считали превращение (трансмутацию) неблагородных металлов в благородные с помощью воображаемого вещества – «философского камня». Среди целей алхимиков были также получение элексира долголетия, универсального растворителя и других веществ, обладающих чудесными свойствами. В процессе поиска этих чудодейственных средств алхимики открыли способы получения многих практически ценных соединений и смесей (минеральных и растительных красок, стекол, эмалей, металлических сплавов, кислот, щелочей, солей, лекарственных препаратов), а также создали приемы лабораторной работы (перегонка, возгонка, фильтрование), изобрели новые лабораторные приборы (например, печи для длительного нагревания, перегонные кубы). Египетские алхимики открыли, в частности, нашатырь. Алхимия оказала значительное влияние на средневековую культуру и способствовала становлению науки нового времени.

Как обозначались химические вещества до Берцелиуса?

Химики Древнего мира и Средних веков применяли для обозначения веществ, химических операций и приборов символические изображения, буквенные сокращения, а также сочетания тех и других. Семь металлов, известные в древности, изображали астрономическими знаками небесных светил: Солнца (золото), Луны (серебро), Юпитера (олово), Венеры (медь), Сатурна (свинец), Меркурия (ртуть), Марса (железо). Металлы, открытые в XV—XVIII веках (висмут, цинк, кобальт), обозначали первыми буквами их названий. Знак винного спирта ( лат. spiritus vini) составлен из букв S и V. Знаки крепкой водки ( лат. aqua fortis, азотная кислота) и золотой водки ( лат. aqua regis, царская водка, смесь соляной и азотной кислот) составлены из знака воды и прописных букв F и соответственно R. Знак стекла ( лат. vitrum) образован из двух букв V – прямой и перевернутой. Попытки упорядочить старинные химические знаки продолжались до конца XVIII века. В начале XIX века английский химик Джон Дальтон (1766—1844) предложил атомы химических элементов обозначать кружками, а внутри помещать точки, черточки, начальные буквы английских названий элементов. Химические знаки Дальтона получили некоторое распространение в Великобритании и Западной Европе, пока их не вытеснила более удобная система символов. Ее предложил в 1814 году шведский химик Йенс Якоб Берцелиус (1779—1848), она же употребляется и в настоящее время. По этой системе химические знаки состоят из первой буквы или первой и одной из следующих букв латинского названия элементов. Так, углерод обозначен буквой С, кислород – О, водород – Н, сера – S, кальций – Са, кадмий – Сd, кобальт – Со, железо – Fe, натрий – Na и т. д. С помощью этих символов стало легко обозначать состав молекулы. Воду обозначают Н ₂О (молекула состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода), поваренную соль – NaCl, серную кислоту – Н ₂SО ₄и т. д.

Какой металл наиболее распространен в земной коре?

По распространенности в природе первое место среди металлов занимает алюминий (Аl): в земной коре его на 60 процентов больше, чем железа. Однако широко использовать его стали лишь во второй половине ХХ века. Дело в том, что извлечь алюминий из руд очень трудно. В 1825 году датский ученый Ханс Кристиан Эрстед (1777—1851) сумел выделить небольшое количество алюминия, но с примесями. После него многие химики безуспешно пытались очистить алюминий, но лишь в 1854 году француз Анри Этьенн Сент-Клер Девиль (1818—1881) нашел способ выделить чистый металл. Алюминий настолько химически активен, что пришлось использовать металлический натрий (еще более активный элемент), чтобы уберечь алюминий от вступления в реакцию с другими веществами. Алюминий, похожий по цвету на серебро, на первых порах ценился очень дорого – наравне с драгоценными металлами. С 1855 по 1890 год было получено всего 200 тонн алюминия. В то время только император Наполеон III мог позволить себе столовые приборы из алюминия и даже заказал погремушку из нового металла для своего юного наследника. А в США – в знак огромного уважения к основателю государства Джорджу Вашингтону – защитили его монумент сверху алюминиевым листом. Современный способ получения алюминия электролизом криолито-глиноземного расплава разработан в 1886 году.

Какое свойство аргона отражено в его названии?

Аргон (Аr) – химически инертный газ, он не вступает в химические реакции с другими веществами. Именно это свойство и отражено в названии элемента, которое происходит от греческого argys (бездеятельный). Аргон – газ без цвета, запаха и вкуса. К открытию аргона привело обнаруженное в 1892 году английским физиком Джоном Рэлеем превышение на 0,0016 грамма на литр плотности азота из воздуха по сравнению с плотностью азота, полученного из его соединений. В 1894 году Рэлей и Уильям Рамзай выделили аргон из азота воздуха.

Как велика масса молекулы воды?

Масса молекулы воды (H ₂О) равна произведению молекулярной массы воды (18,016) на атомную единицу массы в граммах ( ^1,66057/ _{1 000 000 000 000 000 000 000 000}), то есть равна 0,03 секстиллионных доли грамма (секстиллион – число, изображаемое единицей с 21 нулем). Для более наглядного представления скажем, что в миллилитре воды содержится около 33 секстиллионов молекул. В средней снежинке около квинтиллиона (миллиарда миллиардов) молекул.

В чем основные достоинства и недостатки дигидрогенмонооксида?

Около десяти лет назад американский журнал «Skeptical Inquirer» опубликовал заметку о проведенном в США опросе с требованием запретить химическое соединение дигидрогенмонооксид. При опросе перечислялись следующие опасные свойства этого вещества.

1. При попадании в желудок дигидрогенмонооксид может вызвать усиленное потоотделение, в больших количествах – рвоту.

2. Дигидрогенмонооксид – основной компонент кислотных дождей.

3. В газообразной форме дигидрогенмонооксид вызывает тяжелые ожоги.

4. При случайном вдыхании этого вещества человек может погибнуть.

5. Это соединение участвует в эрозии почв, повреждает памятники архитектуры, является основной причиной коррозии металлов.

6. Дигидрогенмонооксид снижает эффективность работы автомобильных тормозов.

7. Большие количества этого вещества обнаружены в раковых опухолях и во всех болезнетворных микробах.

У идеи запрета дигидрогенмонооксида нашлись и противники, которые привели в его пользу следующие доводы.