Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

Таблица к статье «Твердое тело и его загадки»

1. У кристаллов различных веществ различная гео­метрическая форма: а — у поваренной соли — куб, б — у алмаза — октаэдр, в — у берилла — гексаго­нальная призма; г—торцы кристалла берилла покры­ты сложным узором. 2. У каждого атома в кристал­ле поваренной соли шесть соседей, они расположены по трем взаимно перпендикулярным осям. 3. В кри­сталле меди у каждого атома двенадцать соседей. 4. Кристаллическая структура графита. 5. Струк­тура алмазного кристалла. 6. Различные струк­туры реальных кристаллов: а — структура Шот­тки, атомы переползают из глубин кристалла на поверхность, оставляя внутри незанятые узлы; 6 — структура Френкеля, атомы смещаются из узлов в междоузлия; в — структура замещения, атомы примеси проникают в кристалл и размеща­ются в узлах; г —- структура внедрения примеси в междоузлия; д — сложная структура взаимозаменения А на В и В на А; е — структура вычитания, не­которые узлы остаются вакантными. 7. Схема уров­ней в полупроводниковом материале с примесями.

 

 

 

 

Таблица к статье «Химическая реакция»

Удивительное свойство катализаторов — их изби­рательность. Одно и то же исходное вещество — спирт — с помощью различных катализаторов мож­но превратить в вещества с различными свойствами и строением.

Главная загадка примесных полупроводни­ков. Свойства твердых тел определяются их химическим составом и строением элементарных ячеек. Но за последние десятилетия выясни­лось, что закон постоянства состава («где бы и как бы соединение ни получалось, его состав и свойства всегда одни и те же») для твердых тел иногда неприменим. Например, в сульфиде свинца PbS на атом Pb не обязательно прихо­дится один атом S, а формулу сульфида свинца правильнее было бы понимать как соотношение Pb и S между Pb 0,9995 S и PbS 0,9995. Если тело — полупроводник, как в данном случае, то даже ничтожные отклонения индексов РЬ и S в сторону недостатка серы или свинца влекут за собой резкие изменения электропроводнос­ти и других физических свойств (иногда в мил­лионы раз!). Меняется и знак проводимости. Недостаток серы ведет к образованию элек­тронного, а недостаток свинца — дырочного сульфида свинца. Мы столкнулись здесь с не­ожиданным и важным явлением: в основном составе полупроводника не только присутст­вующие, но и отсутствующие атомы влия­ют на его полупроводниковые свойства так же сильно, как и ничтожные следы примесей. Этот загадочнейший на первый взгляд факт вызван тем, что в твердом теле разнородные атомы частично ионизированы, т. е. несут на себе тот или иной заряд: например, Pbn+ Sn-. Если из решетки кристалла испарить даже следы свин­ца, то +заряд, который был на этих атомах, останется в кристаллах, например на ва­кансии, оставленной испарившимся атомом. Эти +заряды, условно связанные с вакансиями, совершенно аналогичны акцепторному дыроч­ному уровню и резко увеличивают электро­проводность. Если испарить следы серы, то - заряды останутся на вакансиях серы и будут вести себя аналогично электронному донорному уровню, электропроводность также резко воз­растет. В полупроводниках ничтожные концен­трации точечных дефектов, вызванные структу­рой вычитания, т. е. нехваткой части атомов (см. рис. 6 на цвет. табл.), влекут за собой исключительно важные научные выводы и тех­нические возможности.

* * *

Мы коснулись здесь только некоторых из многочисленных загадок твердого тела, которые уже раскрыты пытливым умом исследователей. На пороге знаний — новые загадки и новые от­крытия.

Образование есть то, что остается, когда все выученное уже забыто.

* * *

Луи Пастер: «Не всякому помо­гает случай. Судьба одаривает только подготовленные умы» .

Математические методы исследова­ния часто открывали перед физиками неожиданные горизонты. Напомним фразу великого французского мате­матика Анри Пуанкаре: «Уравнения стали умнее тех, кто их выводит».

 

 

 

ПРЕВРАЩЕНИЯ ВЕЩЕСТВА

ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Если бы вы захотели пересчитать все извест­ные химические соединения, то это заняло бы неимоверно много времени. Одних только сое­динений углерода насчитывается около двух миллионов. Среди них есть такие сложные, что химическая формула любого из них с трудом могла бы уместиться на этой странице.

Чтобы получать огромные молекулы, со­стоящие из сотен и тысяч атомов разных эле­ментов, химики изучили соединения простые и простейшие; узнали, какие именно элементы и в каком количестве в них содержатся.

Еще никто не знает, сколько разных мине­ралов существует на Земле. Химические эле­менты могут образовать в природе самые разно­образные сочетания. Есть, например, минералы. в которых содержится сразу несколько десятков элементов таблицы Менделеева: одни в большем, другие в меньшем количестве, третьи в виде чуть приметных следов. Но химик точно знает, сколько именно этих элементов заключено в кристаллах минерала; десятые и сотые доли процента примесей не ускользнут от его внимания.

378