Великие химики. Том 2
Шрифт:
Ришар отключил батарею и соединил проводники. Стрелка продолжала колебаться.
— Дайте чувствительный гальванометр. В цепи все-таки есть ток!
Ле Шателье был прав. Стрелка гальванометра действительно значительно отклонилась.
— Выключите печь и откройте ее, чтобы быстрее охладилась. — Ле Шателье не сводил глаз со стрелки. Прошло несколько минут, и она начала чуть заметно отклоняться.
— Превосходно! — промолвил Ле Шателье дрожащим от возбуждения голосом. — У нас будет новый термометр.
Вместо спирали Ле Шателье поставил два проводника — один из платины, другой из платино-родиевого сплава, спаянных с одного конца и соединенных с чувствительным гальванометром с другого. При нагревании в месте спайки возникал ток, который вызывал отклонение стрелки. Два металлических
Конструирование пирометра дало возможность более глубокого изучения явлений. Ле Шателье обратился к проблемам, которые имели большое значение для промышленного производства, особенно в производстве стали и других металлов.
236
Платино-родиевую термопару Ле Шателье изобрел в 1887 г. Он доказал, что термопара, состоящая из 90% чистой платины и 10% сплава платины с родием, дает возможность измерять температуры до 1200°С c точностью до 10°С (Le Chatelier H., J. phys., 1887, 2 ser.).
Многостороняя научная деятельность требовала от Ле Шателье строгого распределения времени. Он рано вставал и отправлялся в кабинет готовиться к лекциям или работать над рукописью. Он писал множество научных статей и приступил к работе над книгами, в которых обобщал свои многолетние исследования горения газов и опыты с гидравлическими материалами… Послеобеденное время Ле Шателье посвящал научным исследованиям в лаборатории, где теперь у него было много помощников. Некоторые из них продолжали изучать процессы затвердевания цемента, гипса, бетонных смесей, но большинство занималось новой проблемой — сплавами.
Каждую неделю сотрудники лаборатории проводили семинар, на котором обсуждали результаты своих исследований, обменивались мыслями и наблюдениями.
— Покажите, что вы получили, Раймон, — обратился Ле Шателье ж одному из сотрудников.
— Это кривые охлаждения водных растворов нитрата калия, а это — хлорида калия, здесь — нитрата натрия. Ход кривых совершенно идентичен.
Раймон положил листы с аккуратно вычерченными графиками на стол.
— Сначала кривая резко опускается вниз. Это соответствует периоду, при котором раствор равномерно охлаждается. С этого момента начинается экзотермический процесс образования кристаллов — температура понижается медленнее, поэтому наклон кривой уменьшается. При дальнейшем снижении температуры начинается одновременная кристаллизация оставшейся воды и соли. В этот момент линия идет горизонтально.
— Да, это логично и легко объясняется законом Гиббса: при температуре, соответствующей горизонтальной части кривой, имеется максимальное число фаз.
Ле Шателье задумался. Он постукивал рукой по столу и внимательно рассматривал графики.
— При охлаждении сплавов картина аналогичная. Этьен, — обратился он к другому сотруднику, — дайте мне графики охлаждения сплавов олова и висмута.
Этьен открыл большую папку и начал искать чертежи.
— Это висмут — сурьма. Это олово — свинец…
— Достаточно, — прервал его Ле Шателье, взял несколько графиков и положил их рядом. — Посмотрите, как они похожи! Сначала крутой наклон, потом более пологое снижение и в конце горизонтальная линия. Одинаковое физическое состояние этих систем дает аналогичные графики. Что, в сущности, получается? При высокой температуре один металл растворяется в другом, как кусок сахара в воде.
— Аналогия наглядная, — добавил Раймон. — Ясно, что в расплавленном состоянии сплавы похожи на растворы [237] .
237
Аналогия между растворами и сплавами была выявлена еще в 1868 г. выдающимся русским ученым-металлургом Дмитрием Константиновичем Черновым (1839–1921). См.: Биографический словарь, ук. соч., т. 2, С. 356–358; Гумилевский Л., Чернов. — М.: Мол.
— Именно так, — подтвердил Ле Шателье. — Но можно ли утверждать, что и после затвердевания сплавы являются растворами?
— Возможно, получается твердый раствор, — нерешительно предположил Этьен.
— Весьма сомнительно, — продолжал Ле Шателье. — Свойства растворов хорошо изучены. Например, с повышением концентрации растворенного металла должна понижаться температура плавления сплава.
— Вы имеете в виду аналогию с законами Рауля [238] и Бекмана [239] ?
238
Франсуа Мари Рауль (1830–1901) — известный французский физик и физико-химик, профессор университета в Гренобле (с 1870 по 1901 г.), с 1899 г. член-корр. Петербургской Академии наук; работал в области электрохимии, термохимии и аналитической химии; в 1882 г. разработал метод криоскопии и эбулиоскопии и открыл закон о температуре замерзания и кипения растворов (закон Рауля). Эти исследования суммированы в монографиях «Криоскопия» (Париж, 1901) и «Тонометрия» (Париж, 1900). О Рауле см.: Partington J. R., ук. соч., т. 4, с. 645–650; История учения о химическом процессе, ук. соч., с. 144–146; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 418–419.
239
Эрнст Отто Бекман (1853–1923) — немецкий ученый, учения Г. Кольбе, профессор в Лейпциге (с 1897 г.) и Берлине (с 1912 г.) В 1888 г. разработал аппаратуру для определения молекулярного веса растворенных веществ криоскопическим методом, сконструировал термометр (термометр Бекмана); основные работы относятся к области органической химии: он открыл перегруппировку, названную его именем (1866 г.) оксимов кетонов в амиды кислот при помощи серной и соляной кислот, пятихлористого фосфора и т. д., получил ментон, исследовал возможности технического применения фурфурола, установил природу четыреххлористой серы. О Бекмане см.: Partington J. R.t ук. соч., т. 4, с. 833; Сабадвари Ф., Робинсон А., ук. соч., с. 270; Волков и др., ук. соч., с. 45.
— Да, Раймон. Но нам более важно знать свойства сплавов в твердом состоянии и при обычной температуре. При охлаждении в расплаве начинается кристаллизация. Сплав приобретает другую структуру, а мы почти ничего об этом не знаем.
— Но металлы непрозрачны. Нельзя выковать тонкую пластину и наблюдать ее структуру под микроскопом.
— К сожалению, нельзя, — вздохнул Ле Шателье. — А как много мы бы узнали, если смогли бы видеть под микроскопом образец металлического сплава.
Если смогли бы!
Но по сути очень важное уже было сделано: сформулирована очередная задача — увидеть структуру металлов под микроскопом. Обычный путь здесь не годился. Даже золото, эластичность которого позволяет выковать тончайшие листки, настолько слабо пропускает свет, что наблюдение под микроскопом невозможно. Металлы не пропускают свет, а лишь отражают его. Отражают свет…
А вот это идея! Нужно направить пучок света так, чтобы металлическая пластина отражала его в объектив микроскопа, тогда поверхность пластины станет видимой под микроскопом!
Идею удалось реализовать, и впервые человек наблюдал металлическую поверхность при таком большом увеличении! Небывалое оживление царило в лаборатории. Каждый стремился взглянуть на то, чего еще никогда никому не удавалось увидеть.
Наконец, первое восторженное чувство улеглось, и наступили будни, полные новой работой, — изучались металлические поверхности, их структуры при большом увеличении. Исследователи вырезали тонкие металлические пластинки, шлифовали их, чтобы поверхность была идеально гладкой, зарисовывали структуры.