Джон Митчинсон - Вторая Книга всеобщих заблуждений

Давно не секрет, что с помощью давления и тепла можно превратить одну форму чистого углерода (графит) в другую (алмаз). Однако байройтская команда не использовала ни ту ни другую. Они взяли третью форму чистого углерода – фуллерит, также известный как бакминстерфуллерен или «бакиболы». Шестьдесят углеродных атомов образуют молекулу в форме футбольного мяча – или одного из множества геодезических куполов, спроектированных американским архитектором Ричардом Бакминстером Фуллером (1895–1983).

В алмазе атомы углерода организованы в кубики, уложенные в пирамидки; новое же вещество состоит из крошечных сцепленных друг с другом стерженьков. Из-за своих размеров они и получили название «наностержни»: nanos в переводе с греческого означает «карлик». Каждый – в микрон (одна миллионная часть метра) длиной и 20 нанометров (20 миллиардных долей метра) толщиной, что примерно одна пятидесятитысячная часть толщины волоса человека.

Воздействие на фуллерит сверхвысоких температур (2220 °C) и сжатия (в 200 000 раз превышающего нормальное давление атмосферы) создало не только самое твердое , но и самое жесткое и плотное вещество из известных науке.

Плотность материала определяется тем, насколько тесно упакованы молекулы, и измеряется она с помощью рентгеновских лучей. ADNR на 0,3 % плотнее алмаза.

Жесткость – мера сжимаемости, величина силы, которая должна быть приложена равномерно со всех сторон, чтобы материал уменьшился в объеме. Основной единицей жесткости служит паскаль, по имени Блеза Паскаля (1623–1662), французского математика, который помог усовершенствовать барометр – прибор для измерения атмосферного давления. Показатель жесткости ADNR – 491 гигапаскаль (гПа), у алмаза он = 442 гПа, а у железа = 180 гПа. Таким образом, ADNR в три раза труднее сжать, чем железо.

Определить твердость несколько проще: если один материал оставляет царапину на другом, значит, первый тверже второго. В 1812 г. немецкий минералог Фридрих Моос (1773–1839) предложил десятибалльную шкалу относительной твердости минералов – шкалу Мооса. Начинается она с мягчайшего талька (единица по шкале Мооса). Довольно мягок свинец (1,5); ноготь ранжируется в 2,5 (такая же твердость у золота); посередине шкалы – стекло и ножевая сталь (5,5). Простая наждачка (которую делают из корунда) – 9 единиц по шкале Мооса, ну а вершину шкалы, при показателе 10, занимает алмаз. Поскольку ADNR может процарапать алмаз, он, в буквальном смысле, «зашкаливает».

И наконец, еще более неутешительная новость для фанатов алмазов: эти бриллианты не «навсегда». Графит (который, как ни странно, – одно из наиболее мягких веществ, известных науке: он мягок, как тальк) химически намного устойчивее алмаза. На самом деле любой алмаз очень медленно превращается обратно в графит. Правда, процесс этот незаметен. Не стоит опасаться, что в один прекрасный день серьги у вас в ушах обернутся карандашами.

Н 2О.

Вода, или оксид водорода, – самое необычное вещество из всех известных современной науке. За исключением, пожалуй, воздуха она же – и самое знакомое. Вода покрывает 70 % площади Земли и составляет 70 % наших с вами мозгов.

Вода – это кислород, связанный с водородом (самым простым и самым распространенным элементом во всей Вселенной) простейшим возможным способом. Любой другой газ в сочетании с водородом дает еще один газ; лишь кислород и водород вместе – жидкость.

И жидкость эта, надо сказать, ведет себя столь отлично от всего остального, что теоретически ее не должно существовать совсем. Известно шестьдесят шесть признаков, по которым вода считается аномалией, и самый своеобразный из них такой: ничто более в природе не встречается одновременно в трех состояниях – газообразном, жидком и твердом. Море, полное айсбергов под облачным небом, может, и выглядит совершенно естественным, но с точки зрения химии это отнюдь не так. Большинство веществ сжимаются при охлаждении – но не вода: когда температура достигает 4 °C, вода расширяется и теряет в плотности. Вот почему лед плавает, а оставленная в морозильнике бутылка с вином взрывается.

Каждая из молекул воды может образовывать связи с четырьмя другими такими же молекулами. Из-за этих межмолекулярных связей воде для перехода из одного состояния в другое требуется много энергии. К примеру, чтобы нагреть воду, энергии требуется в десять раз больше, чем для нагрева железа.