"Природа", №3-5, 1922 год, стр. 117-122
Гелий и его использование. Среди научных завоеваний, явившихся в результате мировой войны, важное значение имеет выяснение вопроса о получении в больших количествах гелия и его технических применениях.
Особые свойства этого газа еще в начале войны навели на мысль о возможности применения его для наполнения баллонов воздушных аппаратов. Гелий только в два раза тяжелее водорода и обладает 92 процентами подъемной силы последнего. Его абсолютная химическая инертность и следовательно невоспламеняемость и меньшая скорость диффузии (на 30%) через прорезиненные ткани, по сравнению с водородом, дают ему несомненные преимущества перед последним. Даже прибавление 15% водорода к газообразному гелию не делает смесь взрывчатою. К тому же возможность нагрева этого газа пропусканием электрических разрядов открывает широкие возможности маневрированию.
Ввиду этих исключительных свойств гелия в Америке и в Англии был поставлен на очередь вопрос о возможности промышленного получения гелия. Задача эта в Англии выпала на долю McLennan’a, которому "Бюро изобретений и исследований Британского Адмиралтейства" в 1915 году поручило исследовать природные газы в пределах Британской Империи на содержание в них гелия и сделать опытную установку ректификации этого газа. Исследования McLennan’a показали, что природные газы, выделяющиеся на территории Англии, Новой Зеландии и Канады, бедны гелием. Наиболее богатыми окааались природные газы из Онтарио и Альберта Канады, где этого газа содержится 0,33—0,36% (при 88—92% метана и этана и 6—11% азота). Производительность этих обоих газовых полей отвечает от 10.000.000 до 12.000.000 куб. футов 97% гелия в год. Несмотря на относительно низкий процент содержания гелия в газах Канады (природные газы штата Texas в западн. части Соед. Штат. содержат 2% гелия, а некоторые источники Франции от 8 до 10%) все-таки была сделана пробная установка для ректификации гелия сначала на газах Онтарио недалеко от Гамильтона, а затем около Кальгари в Альберта. Обогащение гелием производилось путем сжижения газов, при чем гелий, обладающий более низкою температурою кипения (—269°) ускользал от сжижения и окончательный газообразный продукт содержал 97% гелия. Аппаратура для сжижения была доставлена Обществом Жидкаго Воздуха в Париже и Торонто и представляла несколько видоизмененную кислородную колонну Клода (Claude). Экономически выгодным оказалось не прибегать к посторонним охладителям, а использовать низкую температуру кипения самих сжижаемых газов. (Американская установка в Texas не придерживалась строго этого принципа). Аппарат перерабатывал 66000 куб. фут. газа в час и следовательно шесть аппаратов могли бы дать 10.500.000 куб. футов 97% гелия в год, т. е. использовать весь годовой выход газов Альберта и Онтарио. Стоимость 1000 куб. футов выяснилась в 10 английских фунтов (до 1918 г. один куб. фут гелия ценился в 300 англ. фунтов). Хотя исследования McLennan’a и выяснили, что Британская Империя не обладает источниками для получения гелия в количествах достаточных для наполнения больших воздухоплавательных аппаратов, тем не менее этим газом можно было бы заменить водород в огнеопасных отделениях этих аппаратов.
Попутно с получением гелия был произведен ряд исследований над его свойствами и техническими применениями, при чем выяснилось, что он мог бы быть применен для наполнения вольфрамовых нитевых ламп особенно для сигнализации, так как обеспечивает быстрое затухание, а также для наполнения дуговых ламп с вольфрамовыми наконечниками типа "Pointolite". Преимущество их перед ртутными дуговыми лампами заключается в большем богатстве первых красными и желтыми лучами. В спектроскопии ультрафиолетовой части гелий оказался незаменимым элементом. В атмосфере гелия (30 см. давления) дуга между вольфрамовыми наконечниками дает ровный неизменный в течение многих часов свет. Elihu Thomson показал, что снабжение водолазов смесью кислорода и гелия облегчило бы выделение углекислоты из легких и удлинило бы период пребывания под водою.
Но помимо возможных технических применений гелия, получение его в больших количествах открывает новую эру в исследованиях при низких температурах. Onnes’y, получившему гелий в жидком виде в 1908 г., удалооь достичь температуры +1° или 2° абсолютного нуля. И несмотря, на малые количества жидкого гелия, которыми он располагал, ему удалось показать, что при этой низкой температуре металлы обладают сверх-проводимостыо; так ртуть имеет электрическую проводимость в десять миллионов раз большую нежели при обыкновенной температуре, а ток индуктированный на катушку из свинцовой проволоки не теряет в интенсивности в течение более часа. Целый ряд интереснейших исследований можно будет поставить над химическими средствами, радиоактивными свойствами, фосфоресценцией, жизнью спор и бактерий при этих низких температурах и еще глубже проникнуть в структуру атома и молекулы (Mc Lennan. Helium its Production and Uses. Journal of the Chemical Society. July, 1920 г., стр. 923).
В. У.
Новейшие результаты работ по световому питанию растений. Капитальное геофизическое и физиологическое значение усвоения углекислоты зеленым листом на свету всегда заставляло фитофизиологов посвящать особое внимание этому процессу. За годы мировой войны достигнуто несколько новых и интересных результатов. Старинная теория фотохимической работы хлорофилла, согласно которой этот нестойкий пигмент на свету постоянно разрушается и вновь образуется, окончательно устранена опытами Вильштеттера и Шталя, обнаружившими поразительное постоянство количества хлорофилла при всяком напряжении его работы. Названные ученые установили, кроме того, что хлорофилл в коллоидном растворе присоединяет углекислоту. Одновременно автор этих строк докааал, что при работе живого листа можно обнаружить связывание больших количеств углекислоты без одновременного выделения кислорода, так что происходящие в растворе хлорофилла реакции осуществляются и при нормальном фотосинтезе зеленых растений. Вильштеттер приходит, на основании ряда экспериментальных данных, к выводу, что магний, находящийся в соединении с азотными атомами хлорофилла и обусловливающий характерные оптические свойства зеленого пигмента, является в то же время центром фотохимической работы. В молекуле хлорофилла имеется 4 атома азота, и магний связан с двумя из них своими двумя средствами, а с двумя другими соединен комплексно:
После присоединения углекислоты получается такое состояние магния и хлорофилла:
"Усвоение солнечной энергии" растением заключается в том, что магний при посредстве солнечной энергии совершает перегруппировку атомов углекислоты, связанную с огромным подъемом энергетического потенциала. Углекислота принимает строение перекиси муравьиного алдегида.
Если теперь отщепится муравьиный алдегид и кислород, то хлорофилл возстанавливается и может продолжать свою работу:
Синтез сахаров при уплотнении муравьиного алдегида известен уже давно; однако, чтобы лучше понять образование оптически деятельных углеводов, предполагается (Эйлер, Вокер, Кёгель), что муравьиный алдегид уплотняется, находясь в связи с ассиметрической молекулой белка, или хлорофилла, отщепляясь от последнего не сразу, а лишь после построения сахара.
Все эти новые данные с одной стороны еще раз подчеркивают первенствующее значение минеральных веществ в физиологических процессах, а с другой сторону, что особенно важно, конкретно иллюстрируют значение хлорофилла как сенсибилизатора. Вместо таинственного и мало понятного для химика "переноса солнечной энергии" на другия вещества, мы видим теперь просто фотохимическую перегруппировку атомов в молекуле самого сенсибилизатора.
Другая серия работ, имеющих повидимому огромное практическое значение, касается воздушного удобрения растений углекислым газом. В атмосфере так мало угольного ангидрида, что растения находятся на границе голодания. Ввиду этого, теперь в широком масштабе применяется в Германии и в Англии отведение к интенсивный огородным и даже полевым культурам очищенных газов доменных печей (Кёммингс и Джонс, Ридель, Г. Фишер). Уже первые опыты, произведенные в люксембургском и вестфальском горно-промышленных округах, дали ошеломляющие результаты. После того, как почва была удобрена исчерпывающим образом, так что дальнейшее удобрение уже не улучшало питания растений, урожай повышался еще на 400% под влиянием воздушного удобрения. Повидимому, этим новым приемам удобрения предстоит блестящая будущность.
"Первобытные" леса сев.-восточ. Франции. В. Brandt в своей статье "Der Wald in Nordfrankreich" (Zeitschr. d. Gesell. f. Erdkunde zu Berlin, 1921. № 1—2) дает интересную картину францусского леса в оккупированных Германией областях.
Германского наблюдателя поражает здесь беспорядочное чередование древесных пород, которые лишь изредка встречаются однородными группами, и такое же смешение деревьев разных возрастов с кронами на разной высоте, делающие лес малотенистым. С последним связано мощное развитие кустарникового подлеска и зарослей папоротников часто в человеческий рост. Наконец, обилие лианоподобных растений, обвивающих стволы деревьев и перебрасывающихся с дерева на дерево, придает этим лесам поразительно своеобразный, скажем от себя — чарующий оттенок, невольно вызывающий представление о первобытном человеке. Леса эти в значительной степени предоставлены себе и носят много первобытных черт, чем они резко отличаются от лесов Германии, совершенно изменивших свою природную физиономию под влиянием мастеров лесоводственного дела. Тем интереснее эти леса для натуралиста. Впрочем, само собой разумеется, что сохранились они также как в Германии, лишь по горным кряжам и в районе выходов горных пород, наиболее неудобных для земледельческих культур, хотя прежде являлись распространеннейшей растительной формацией сев.-вост. Франции.
Искуственное получение пемзы.Еще в 1911 году женевский химик и исследователь вулканов Brun показал, что при нагревании около 900°С некоторых природных стекол (обсидианов) происходит внезапное выделение газов, часто с образованием взрыва. Объяснение этого явления заключалось в том, что при этой температуре внезапно выделяются заключенные в стекле газы, преимущественно соляная кислота, сернистый газ, азот, угольная кислота и т. д. Если нагревание происходит достаточно быстро, то газы выделяются сразу, превращая при этом стекловатую массу в типичную пористую и легкую пемзу.
Для воопроизведения этого интересного опыта в лаборатории, необходимо кусочки обсидиана величиной с горошину набросать в фарфоровый тигель, каковой помещается в заранее нагретую до 500° С приблизительно печь (электрическую, муфельную и т. д.). При дальнейшем нагревании печи до 850—900° масса начинает пучиться, и когда сильно увеличится в объеме, тигель быстро вынимается, ибо в противном случае начнется отделение легкой массы.
Опыты эти необходимо вести осторожно, ибо иногда происходят опасные взрывы. Обсидианы разных месторождений реагируют весьма различно и для некоторых вспучивание почти не замечается. Любопытно отметить, что это явление было подмечено еще Александром Гумболтдом, но особое ему внимание уделил внаменитый русский исследователь Кавказа, Абих, который отметил, что способность к вспучиванию увеличивается с уменьшением кипения в природном стекле.
А. Ф.