Физика для школьников, 2018, № 1

Из истории науки

Б.Л. Дружинин
ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА ОТ КАЛИЯ ДО КРИПТОНА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

МОЕ ПОРТФОЛИО

Е.С. Аникина, М.В. Богданова
АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ СОЛНЕЧНОЙ КОРОНЫ ПО ФОТОГРАФИЯМ 
СОЛНЕЧНЫХ ЗАТМЕНИЙ, СДЕЛАННЫМ С ЗЕМЛИ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 11 ЛЕТ . . . . . . . . . . . . 20

И.А. Сударик 
ЛИНИИ ПОГЛОЩЕНИЯ В ЗВЕЗДНЫХ СПЕКТРАХ.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  26

А.В. Волков
ПРИНЦИПЫ ОБРАЗОВАНИЯ СПЕКТРОВ НЕЗВЕЗДНЫХ ОБЪЕКТОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

А.О. Хадарцев 
ЭВОЛЮЦИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ПУЛЬСАРОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

О. Коломытцева, Д. Сысоев
ЧТО УВИДИТ ЧЕЛОВЕК, ЕСЛИ ОН ОКАЖЕТСЯ В ЦЕНТРЕ СОЛНЦА? . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Это интересно

Е.Б. Петрова
ИСТОКИ КОСМИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Учредитель: ООО «Школьная Пресса». Издается с 2009 г. Периодичность — 4 номера в год

1
2018

Научно-практический журнал для старшеклассников «Физика для школьников»
Рукописи, поступившие в редакцию, не рецензируются и не возвращаются. Редакция не несет ответственности за содержание объявлений и рекламы

Издание охраняется Законом РФ об авторском праве. Любое воспроизведение материалов, размещенных в журнале, как на бумажном носителе,  
так и в виде ксерокопирования, сканирования, записи в память ЭВМ, и размещение в Интернете запрещается

Главный редактор 
Е.Б. Петрова

Заведующая редакцией
Е.Н. Стояновская

Редакционный совет:
В.В. Альминдеров,
Э.М. Браверман, М.Ю. Демидова, 
Д.А. Исаев, О.В. Коршунова, 
Л.П. Мошейко, О.А. Поваляев, 
В.В. Шахматова 

Корреспонденцию
направлять по адресу:
127254, г. Москва, а/я 62

Телефоны:
8 (495) 619-52-87, 619-83-80
Интернет
http://www.школьнаяпресса.рф
E-mail
fizika@schoolpress.ru

Журнал зарегистрирован Министерством РФ
по делам печати, телерадиовещания
и средств массовых коммуникаций
Свидетельство о регистрации
ПИ № 77–9203 от 14 июня 2001 г.

Формат 84х108/16
             Усл. п. л. 3,0. Изд. № 3162. Заказ          

Отпечатано в АО «ИПК «Чувашия»
428019, г. Чебоксары, пр. И. Яковлева, 15
Телефон 8(8352)28-77-98, 57-01-87,
сайт: www.volga-print.ru

© ООО «Школьная Пресса»,
© «Физика для школьников», 2018, № 1

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

Из истории науки

ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА 
ОТ КАЛИЯ ДО КРИПТОНА

Б.Л. Дружинин,
Москва

В статье приведен рассказ об элементах таблицы Менделеева. Из текста вы узнаете не только о свойствах химических элементов, но и интересные истории, которые 
сопровождали их открытие и использование. В данной статье описаны элементы от 
калия до криптона

№ 19 КАЛИЙ (K)
Калий — девятнадцатый элемент таблицы Менделеева. Есть два стабильных 
изотопа калия — 39K (93,1%) и 41K (6,9%). 
Ядро атома 39K состоит из девятнадцати 
протонов и двадцати нейтронов, в электронной оболочке — девятнадцать электронов. В ядре атома 41K на два нейтрона больше. Также имеется двадцать два 
радиоактивных изотопа калия.
Известна точная дата «рождения» 
чистого элемента калия — 6 октября 
1807 г. В этот день Гемфри Дэви выделил 
его электролизом и дал имя «потасий» от 
латинского «potasium». Так до сих пор 
называют калий в Англии, Португалии, 
Испании, Польше и Франции. В других 
странах прижилось предложенное Гилбертом «калий» от арабского «аль-кали», 
что тоже означает «поташ».
Поташ, по-научному, карбонат калия, 
люди с древних времен получали из обыкновенной золы и использовали в качестве 
мыла. Существует устойчивое выражение 
«Посыпать голову пеплом». По мнению некоторых ученых, пепел использовался в покаянных обрядах из-за присущих ему очистительных свойств. Грех ассоциируется с 
грязью, пепел же в древности использовался как мыло. Потому такой обряд означает 
очищение как от грязи, так и от греха.

Только почему в древности? Мое любимое место отдыха — наша бескрайняя 
сибирская тайга. Там я много раз встречался с местными охотниками и доводилось мыться с ними в баньке. Как они 
устраивают на ровном месте в глухой тайге «баню», это отдельная история. А вместо мыла мы использовали остывшую золу 
из костра. Отмывает очень хорошо.
И сейчас поташ добывают в основном 
из золы. Поташ применяют для изготовления жидкого мыла, тугоплавкого стекла. Добавки поташа понижают температуру замерзания строительных растворов. 
Насколько ценен поташ, говорит тот факт, 
что еще Петр I установил государственную 
монополию на производство поташа: «Нигде никому отнюдь поташа не делать и 
никому не продавать под страхом ссылки 
в вечную каторжную работу».
И еще одно соединение калия — KCN 
— известно с древнейших времен. Если собрать воедино весь цианистый калий, погубивший героев многочисленных детективных историй, то калия в нем окажется 
гораздо больше, чем его существует на 
нашей планете. Да, эти бесцветные кристаллы, напоминающие сахарный песок, 
блокируют способность клеток организма 
усваивать кислород из крови, и человек 
мгновенно погибает.

ИЗ ИСТОРИИ НАУКИ

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

Калий обладает очень высокой активностью, поэтому в природе встречается только в соединениях с другими элементами. 
Сплавы калия с некоторыми металлами 
отличаются низкой температурой плавления. Рекордсмен — сплав натрия 12%, 
калия 47% и цезия 41%. Его температура 
плавления — 78оC. Жидкий при комнатной температуре сплав натрия и калия 
применяется в качестве теплоносителя в 
атомных реакторах.
Как азот и фосфор, калий необходим 
для роста растений. При его недостатке 
нарушается фотосинтез, листья желтеют 
и отмирают. При внесении калийных 
удобрений у растений увеличивается 
урожайность и устойчивость к вредителям.
Калий обнаружен во всех органах и 
тканях человека, большая его часть находится в клетках. Калий участвует в 
процессах мышечного сокращения, регулирует деятельность сердечной мышцы 
и кишечника. Соли калия отвечают за 
кислотно-щелочной баланс и давление 
внутри клеток организма.
Металлический калий используют в 
химических источниках тока и в электронных лампах. Перекись калия К2О2 
применяется для регенерации кислорода 
на подводных лодках, космических ко- 
раблях и в других замкнутых системах.

№ 20 КАЛЬЦИЙ (Ca)
Кальций — двадцатый элемент таблицы Менделеева. Есть шесть стабильных 
изотопов кальция — 40Са (96,941%), 42Са 
(0,647%), 43Са (0,135%), 44Са (2,086%), 46Са 
(0,004%) и 48Са (0,187%). Ядро атома 40Са 
состоит из двадцати протонов и двадцати нейтронов, в электронной оболочке — 
двадцать электронов. В ядре атома 42Са 
на два нейтрона больше, в ядре 43Са — на 
три, в ядре 44Са — на четыре, в ядре 46Са 
— на шесть, в ядре 48Са — на восемь. Так
же имеется двадцать два радиоактивных 
изотопа кальция.
Чистый кальций впервые выделил Дэви в 1808 г. с помощью электролиза. Свое 
название кальций получил от латинского 
слова «calx», что означает известь или мел. 
Кальций — один из самых распространенных элементов на Земле, но, ввиду своей 
активности, в природе встречается исключительно в виде соединений. 
Иногда недостаток кальция приводит 
к его избытку. Дело в том, что в наших 
костях содержится больше килограмма 
кальция, и если его по каким-то причинам мало, то эти кости становятся очень 
хрупкими. Руки и ноги с такими костями 
ломаются легко и, как следствие, «заковываются» в кристаллогидрат кальция 
СаSO4 ⋅ 2Н2О, известного в народе под коротким именем «гипс».
Соединений кальция в природе очень 
много. Из его солей сложены горные массивы и глинистые породы, он есть в морской и речной воде, входит в состав растений и животных организмов. Все основные 
стройматериалы — бетон, стекло, кирпич, 
цемент, известь — содержат много кальция.
Карбонат кальция СаCO3 — одно из 
самых распространенных на Земле соединений. Из 150 млн км2 земной суши более 
40 млн км2 покрывают минералы на основе карбоната кальция: мел, мрамор, известняки, ракушечники — все это СаCO3. 
Главный из этих минералов — известняк — есть практически везде. Известняк 
незаменим в производстве цемента, карбида кальция, соды, всех видов извести 
(гашеной, негашеной, хлорной), белильных растворов, цианамида кальция, известковой воды и многих других полезных 
веществ. Цемент — это тоже соединение 
кальция, полученное искусственным путем. Сначала обжигают смесь глины или 
песка с известняком и получают клинкер, 

ФИЗИКА ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ        
1 / 2018

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

который затем размалывают в тонкий серый порошок.
На школьной доске оставляет свой след 
также карбонат кальция — мел. Мел используется как наполнитель в бумажной 
и резиновой промышленности, в строительстве и при ремонте зданий — для побелки. 
Когда мы приходим в музей посмотреть 
на скульптуры великих мастеров, то любуемся произведениями из карбоната кальция — мрамора. Чистый белый мрамор 
встречается нечасто и идет в основном в 
мастерские скульпторов. Из менее ценных 
сортов белого мрамора делают распределительные щиты и панели в электротехнике. В строительстве мрамор используют 
как облицовочный материал.
Карбид кальция CaCl2 — вещество, открытое случайно при испытании новой 
конструкции печи. Поначалу карбид кальция использовался только для автогенной 
сварки и резки металлов. При взаимодействии карбида с водой образуется ацетилен, а горение ацетилена в струе кислорода позволяет получать температуру почти 
3000°C. Теперь карбиду кальция нашлось 
и другое применение.
Растворы хлористого кальция СаСl2 
имеют низкую температуру замерзания. 
Смесь этой соли со снегом, или льдом, 
плавится уже при температуре –55°C. Так 
что когда вы в мороз шлепаете по мокрому 
тротуару — под ногами раствор CaCl2. В 
1961 г. в Антарктиде открыли незамерзающее озеро Дон-Жуан. Оказалось, что вода в 
озере насыщена хлористым кальцием.
Хлористый кальций широко применяют 
и в медицине. В частности, внутривенные 
инъекции растворов CaCl2 снимают спазмы сердечно-сосудистой системы, улучшают свертываемость крови, помогают 
бороться с отеками, воспалениями, аллергией. Растворы хлористого кальция врачи 
прописывают не только внутривенно, но и 

просто как внутреннее лекарство. Хлорид 
кальция стал также одним из компонентов витамина B15.

№ 21 СКАНДИЙ (Sc)
Скандий — двадцать первый элемент 
таблицы Менделеева. 45Sc — единственный стабильный изотоп скандия. Ядро 
атома 45Sc состоит из двадцати одного 
протона и двадцати четырех нейтронов, 
в электронной оболочке — двадцать один 
электрон. Также известны двадцать четыре радиоактивных изотопа скандия.
Высшим признанием работы ученого служит подтверждение сделанных им 
предсказаний. Именно такое предсказание сделал в 1870 г. Д.И. Менделеев, 
предположив существование элемента, 
названного им «экабор». В 1879 г. швед 
Ларс Нильсон получил элемент, свойства которого удивительно точно совпали 
с предсказанными свойствами «экабора». 
Нильсон был настоящим скандинавом и 
назвал новый элемент скандием.
Скандия на Земле гораздо больше серебра, но стоит он дороже золота. Почему? 
Во-первых, существуют месторождения 
золота, серебра и других благородных металлов, иногда находят их большие самородки. Например, в 1477 г. в окрестности 
города Фрайберг обнаружили «кусочек» 
серебра объемом приблизительно 2 м3 и 
массой 20 тонн. А соединения скандия 
разбросаны практически равномерно по 
всему земному шару в мизерных количествах, будто природа решила сделать его 
вездесущим, но неуловимым. Во-вторых, 
процесс получения металлического скандия очень сложен, долг и трудоемок. Из-за 
этого так высока его цена. Счет полученного во всем мире скандия идет буквально 
на килограммы.
Чем же ценен скандий? Сравним некоторые его свойства с аналогичными 
свойствами самых используемых метал

ИЗ ИСТОРИИ НАУКИ

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

лов: стали и алюминия. Плотность стали 
7,8 г/см3, температура плавления около 
1500оС, алюминия соответственно 2,7 г/см3 
и 660оС, а скандия — 3,0 г/см3 и 1539оС. 
Получается, что скандий легкий, как алюминий, и теплостойкий, как сталь. Кроме 
того, он обладает прекрасными прочностными характеристиками, значительной 
химической и коррозионной стойкостью.
Но вряд ли когда-нибудь скандий заменит алюминий или сталь — уж больно 
он дорог. Допустим, сделают из скандия 
ракету класса земля-воздух. Самолет, который она собьет, будет стоить во много 
раз дешевле, чем поразившая его ракета. 
Маленькие добавки скандия в различные 
сплавы делают эти сплавы прочнее, но 
прочность эта повышает стоимость сплава 
в несколько раз.

№ 22 ТИТАН (Ti)
Титан — двадцать второй элемент таблицы Менделеева. Есть пять стабильных изотопов титана — 46Ti (8,25%), 47Ti 
(7,44%), 48Ti (73,73%), 49Ti (5,41%) и 50Ti 
(5,18%). Ядро атома 46Ti состоит из двадцати двух протонов и двадцати четырех 
нейтронов, в электронной оболочке — 
двадцать два электрона. В ядре атома 47Ti 
на один нейтрон больше, в ядре 48Ti — на 
два, 49Ti — на три, в ядре 50Ti — на четыре. Также имеется двадцать радиоактивных изотопов титана.
В 1791 г. Уильям Грегор обнаружил оксид неизвестного металла и назвал этот 
металл «манакен». Почему именно так, 
остается только гадать. В 1795 г. Мартин Клапорт также открыл новый металл 
и назвал его «титан». Через два года он 
установил, что манакен и титан — один 
и тот же металл. Победило имя «титан», 
которое металл получил в честь сыновей 
древнегреческой богини Геи — титанов. 
В действительности титан был впервые 
получен лишь в 1875 г. русским ученым 

Д.К. Кирилловым. Еще через 12 лет довольно чистый продукт получили шведские химики Л. Нильсон и О. Петерсон 
— около 95% титана. Но такая чистота не 
позволила «раскусить» титан.
А пока в начале XX в. нашлось применение двуокиси титана ТiO2. Из нее стали 
изготавливать белила, выгодно отличавшиеся от привычных тогда белил свинцовых и цинковых. Новые белила оказались, 
в отличие от прежних, намного экономичнее и, главное, совсем не ядовитыми.
Постепенно титан у ученых получался 
все чище и чище. И вот в 1925 г. голландцы ван Аркель и де Бур получили титан 
очень высокой степени чистоты — 99,9%. 
Его свойства впечатляют. Титан можно 
ковать, прокатывать в листы, ленту, проволоку и даже тончайшую фольгу. Почти 
вдвое легче железа, он по прочности превосходит сталь. Всего в полтора раза тяжелее алюминия, он в шесть раз прочнее 
и сохраняет прочность при температуре до 
500°C, а прочность алюминиевых сплавов 
резко падает уже при 300°C. Титан в 12 
раз тверже алюминия, в 4 раза — железа.
Естественно, таким свойствам титана 
быстро нашлось применение. Корпуса 
катеров, подводных лодок и самолетов, 
бронежилеты — все это титан. Реакторы, 
насосы, трубопроводы химики делают из 
титана. Титан используется при изготовлении протезов (легкие и прочные), в том 
числе и зубные, различных спортивных 
снарядов, корпусов мобильных телефонов. 
Из титана даже ювелирные украшения 
делают.
Но при обращении с титаном надо быть 
осторожным, так как титановая пыль 
имеет свойство взрываться, а титановая 
стружка очень хорошо горит.

№ 23 ВАНАДИЙ (V)
Ванадий — двадцать третий элемент 
таблицы Менделеева. 51V — единственный 

ФИЗИКА ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ        
1 / 2018

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

стабильный изотоп ванадия. Ядро атома 
51V состоит из двадцати трех протонов и 
двадцати восьми нейтронов, в электронной оболочке — двадцать три электрона. 
Также известны двадцать четыре радиоактивных изотопа ванадия.
Ванадий открывали дважды. В 1801 г. 
мексиканский профессор Андрес Мануэль 
дель Рио обнаружил в свинцовых рудах 
новый металл. Соединения этого нового 
металла играли всеми цветами радуги, 
поэтому дель Рио назвал его «панхромий» 
от греческого πανχρώμα, что означает «всецветный». Но светила европейской науки 
как-то не очень поверили, что где-то на 
краю Земли могут совершаться открытия, 
да и сам мексиканский профессор со временем засомневался в своих выводах.
Второй раз ванадий открыл швед 
Нильс Сефстрем в 1830 г. Он по просьбе 
металлургов выяснял, почему сталь, выплавленная в разных печах, отличается 
по ковкости. Сефстрем сделал вывод, что 
изумительную ковкость металлу придает 
присутствие в руде какого-то неизвестного 
элемента, содержащегося в черном порошке. И ему удалось этот элемент выделить. 
Название новому элементу Сефстрем выбирал вместе со своим научным наставником Йенсоном Берцелиусом. Естественно, 
они тоже обратили внимание на красивую 
окраску его соединений и сделали «крестной матерью» скандинавскую богиню красоты и любви Ванадис (Vanadís).
С легкой руки Сефстрема 80% всего 
производимого ванадия используется в 
сплавах, в основном для нержавеющих 
и инструментальных сталей. Ничтожные 
добавки ванадия повышают упругость и 
прочность стали примерно на 50%. Многие современные марки пружинных сталей содержат до 0,25% ванадия. Добавки 
ванадия делают сталь прочнее, легче, 
устойчивее к воздействию высоких температур, а таже более гибкой.

Хромованадиевая сталь еще прочнее. 
Она хорошо сопротивляется удару и истиранию. Поэтому такая сталь широко 
применяется в самолетостроении, кораблестроении, в артиллерии, из нее изготавливают бронежилеты. 
Благодаря экономии металла Форд 
смог снизить цены на свои автомобили и 
увеличить их продажу. Как-то он заметил: 
«Если бы не было ванадия, то не было бы 
и моего автомобиля».
Свойства других металлов также улучшаются при введении в них элемента ванадия. Стоит добавить 3% ванадия в алюминий, как этот металл становится очень 
твердым. «Вавилиом» — так называется 
этот сплав — хорошо противостоит разрушающему действию влажного воздуха и 
соленой воды.
Ванадий обнаружен в составе некоторых растений, в углях, торфе и сланцах. 
Очень много ванадия содержится в одном 
из самых распространенных и ненавистных в России грибов — бледной поганке. 
Так почему бы грибникам не подрабатывать на сборе сырья для производства ванадия?
В Аргентине проводились опыты с введением соединений ванадия в пищу быков и свиней. При этом у животных улучшался аппетит и они быстро прибавляли 
в весе. Еще установлено, что ванадий может тормозить синтез жирных кислот, подавлять образование холестерина.

№ 24 ХРОМ (Cr)
Хром — двадцать четвертый элемент 
таблицы Менделеева. Есть четыре стабильных изотопа хрома — 50Cr (4,5%), 
52Cr (83,5%), 53Cr (9,5%) и 54Cr (2,5%). Ядро 
атома 50Cr состоит из двадцати четырех 
протонов и двадцати шести нейтронов, в 
электронной оболочке — двадцать четыре электрона. В ядре атома 52Cr на два 
нейтрона больше, в ядре 53Cr — на три, 

ИЗ ИСТОРИИ НАУКИ

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

в ядре 54Cr — на четыре. Также имеется двадцать один радиоактивный изотоп 
хрома.
В 1761 г. директор Императорского кабинета природных материалов Иоганн 
Леман нашел на Урале крокоит (РbCrО4) 
— минерал, содержащий хром. За характерный красный оттенок он назвал минерал «сибирский красный свинец».
В 1797 г. Луи Воклен выделил из этого минерала металл и по просьбе друзей 
назвал его хром (от греческого χρώμα — 
цвет) из-за разнообразия окраски своих 
соединений. 
И действительно, поначалу соединения хрома использовались для получения 
хороших красителей в текстильной промышленности. Но вскоре выяснилось, что 
небольшие добавки хрома значительно 
улучшают многие характеристики стали. 
Так появились специальные сорта стали: 
шарикоподшипниковая, 
жароупорная, 
нержавеющая, быстрорежущая. Сталь, 
легированная хромом, обладает повышенной прочностью, стойкостью против 
коррозии в агрессивных и окислительных 
средах.
Хром входит в состав тканей растений 
и животных. Снижение содержания хрома 
в пище и крови приводит к уменьшению 
скорости роста, увеличению содержания 
холестерина в крови. В чистом виде хром 
довольно токсичен, металлическая пыль 
хрома раздражает ткани легких. Соединения хрома могут вызвать у человека 
разные заболевания, в том числе и онкологические.
В России особым уважением всегда 
пользовались хромовые сапоги. Кожа, обработанная специальным составом, основу которого составляет хром, обладает 
изумительными водоотталкивающими качествами. Такие сапоги не промокают и 
в любую непогоду надежно защищают ноги от сырости. И в царские, и в советские 

времена они предназначались в основном 
для офицеров.
Во время Первой мировой войны с хромовыми сапогами был связан курьезный 
случай. Государство установило максимальную цену хромовых сапог 36 рублей. 
Прапорщик Иванов купил пару за 45 рублей, о чем и получил в подтверждение 
кассовый чек. Однако в затребованном им 
счете была указана сумма 36 рублей. Прапорщик обратился в ближайший пункт 
полиции. В результате владелец магазина и его приказчик попали в тюрьму за 
торговлю по ценам, превышающим установленный государством предел.

№ 25 МАРГАНЕЦ (Mn)
Марганец — двадцать пятый элемент 
таблицы Менделеева. 55Mn — единственный стабильный изотоп марганца. Ядро 
атома 55Mn состоит из двадцати пяти протонов и тридцати нейтронов, в электронной оболочке — двадцать пять электронов. 
Известны также двадцать пять радиоактивных изотопов марганца.
Содержащий марганец минерал пиролюзит МnО2 ⋅ Н2О известен с тех пор, как 
люди научились варить стекло, поскольку 
он обладает замечательным свойством это 
стекло осветлять. Выдающийся ученый 
античности Плиний Старший считал пиролюзит разновидностью магнитного железняка. То, что он не притягивается магнитом, Плиния не смущало — он утверждал, что «ляпис магнес» женского пола и 
поэтому магнит к ней равнодушен. 
В 1774 г. швед Карл Шееле определил, 
что в состав пиролюзита входит неизвестный металл. В том же году его друг Юхан 
Ган получил этот металл и назвал его 
«манганум», постепенно переименованный в «марганец».
Больше века ученые пытались разработать метод получения чистого марганца. Эту задачу решил и 1919 г. советский 

ФИЗИКА ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ        
1 / 2018

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

ученый Р.И. Агладзе. По разработанной 
им технологии получается марганец чистоты 99,98%. Его метод до сих пор лежит 
в основе промышленного получения металлического марганца.
В моем далеком послевоенном детстве 
ушибы, царапины, порезы лечили марганцовкой. Других средств в то время 
мы не знали. Каково же было мое удивление, когда на уроках химии узнал, что 
эта красноватая жидкость — раствор металла. Да, разбавленные растворы (около 
0,1%) перманганата калия KMnO4 нашли 
широчайшее применение в медицине как 
антисептическое средство для полоскания 
горла, промывания ран, обработки ожогов.
Но особенно много работы у марганца 
в металлургии. Чугун, содержащий около 20% Мn и 5% С, носит имя «шпигель» 
(spiegel) или «зеркальный» по характерному блеску свежего излома. Из некоторых 
сортов этого чугуна отливают режущие 
инструменты.
Марганец обычно добавляют в сталь 
вместе с другими элементами — хромом, 
кремнием, вольфрамом. Однако есть сталь, 
в состав которой, кроме железа, марганца 
и углерода, ничего больше не входит. Это 
сталь Гадфильда. Она содержит 1...1,5% 
углерода и 11...15% марганца. Сталь этой 
марки обладает уникальной твердостью. 
Ее применяют для изготовления дробилок, которые перемалывают самые твердые породы, деталей экскаваторов и бульдозеров. Твердость этой стали такова, что 
она не поддается механической обработке, 
детали из нее можно только отливать.
Еще в начале прошлого века было известно, что марганец входит в состав живых организмов. Сейчас установлено, что 
незначительные количества марганца 
есть во всех растительных и животных 
организмах. Нет его только в белке куриного яйца и очень мало — в молоке.

Марганец влияет и на кровь, он ускоряет образование антител, нейтрализующих 
вредное действие чужеродных белков. В 
Германии поставили такой эксперимент: 
морским свинкам вводили смертельные 
дозы столбнячных и дизентерийных бактерий. Если после этого вводилась только противостолбнячная и противодизентерийная сыворотка, то животным она 
уже не помогала. Введение сыворотки и 
хлористого марганца излечивало морских 
свинок. Внутривенным вливанием раствора сульфата марганца удается спасать 
укушенных каракуртом — ядовитейшим 
из среднеазиатских пауков.

№ 26 ЖЕЛЕЗО (Fe)
Железо — двадцать шестой элемент 
таблицы Менделеева. Есть четыре стабильных изотопа железа — 54Fe (5,845%), 
56Fe (91,754%), 57Fe (2,119%) и 58Fe (0,282%). 
Ядро атома 54Fe состоит из двадцати шести протонов и двадцати восьми нейтронов, в электронной оболочке — двадцать 
шесть электронов. В ядре атома 56Fe на 
два нейтрона больше, в ядре 57Fe — на 
три, в ядре 58Fe — на четыре. Также имеется двадцать четыре радиоактивных изотопа железа.
Железо, пожалуй, самый важный металл в жизни всего человечества. На него приходится 95% всего мирового металлургического производства. А началось 
все примерно 3500 лет назад, когда люди начали выплавлять железо и делать 
из него различные орудия труда взамен 
бронзовых. На практике применяются 
сплавы железа с углеродом — чугун (более 2,14% углерода) и сталь (менее 2,14% 
углерода).
Название «железо» встречается во всех 
славянских языках, латинское «ferrum» 
заимствовано из финикийского языка. 
В древнегреческом языке железу соответствовало слово «сидерос» (σίδηρος) — 

ИЗ ИСТОРИИ НАУКИ

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

звезда. И это не случайно. Пока люди не 
научились получать качественную сталь, 
лучшее железо добывали из метеоритов. 
В те далекие времена железо ценилось 
значительно дороже золота, иногда в пять 
раз.
А в IV веке до н.э. персы научились делать знаменитую дамасскую или булатную сталь. Изготовленные из нее сабли 
получались очень прочными, удивительно 
гибкими и фантастически острыми. В повести «Талисман» Вальтер Скотт рассказывает о встрече Ричарда Львиное Сердце 
с султаном Саладином. Они демонстрируют свое оружие. Ричард мощным ударом 
меча разрубает надвое железную булаву. 
Саладин в ответ роняет тончайший газовый платок, который медленно падает на 
острие сабли и разрезается.
Технология производства дамасской 
стали и процесс изготовления булатных 
клинков держались в строжайшем секрете 
больше двух тысяч лет. Только в 1839 г. 

замечательному русскому металлургу 
Павлу Петровичу Аносову удалось раскрыть этот секрет. И сейчас изделия из 
дамасской стали очень дорогие.
В повседневной жизни слово «железо» 
имеет множество значений. «Железными» 
мы часто называем изделия, не задумываясь, из какого металла они изготовлены на самом деле. Например, в отличие 
от программного обеспечения «железом» 
часто называют внешнюю оболочку и аппаратные средства компьютера. Кстати, 
магнитная окись железа Fe3O4 — необходимый материал в производстве устройств 
долговременной компьютерной памяти — 
жестких дисков, флешек, дискет.
Нашему организму необходимо железо: оно входит в состав гемоглобина крови, с помощью которого организм усваивает кислород при дыхании. В организме 
взрослого человека содержится около 4 г 
железа. В организм животных и человека 
железо поступает с пищей. Наиболее бо
Рис. 1. Изготовление изделий из дамасской стали
Рис. 2. Клинок из дамасской стали

ФИЗИКА ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ        
1 / 2018

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

гаты им мясо и печенка, в меньшей степени яйца, бобовые, тыквенные семечки, 
петрушка и цельнозерновые крупы.
Железа, поступающего с пищей, нормальному человеку, как правило, вполне 
достаточно. Избыточное накопление железа в организме оказывает токсическое 
действие, но и недостаток вреден. Поэтому 
вегетарианцам следует принимать примерно в полтора раза больше железа, для 
чего существуют специальные пищевые 
добавки. Исследования показали, что при 
приготовлении в железной или чугунной 
посуде содержание железа в пище возрастает.
Железо среди металлов занимает второе место после алюминия по содержанию 
в земной коре. Но знатоки утверждают, 
что ядро Земли состоит из железа, так что 
его на наш век хватит.

№ 27 КОБАЛЬТ (Co)
Кобальт — двадцать седьмой элемент 
таблицы Менделеева. 59Co — единственный стабильный изотоп кобальта. Ядро 
атома 59Co состоит из двадцати семи протонов и тридцати двух нейтронов, в электронной оболочке — двадцать семь электронов. Также известны двадцать восемь 
радиоактивных изотопов кобальта.
Имя кобальт получил задолго до своего 
открытия. В Норвегии, Саксонии и других странах, там, где добывали цветные 
металлы, на рудниках и в плавильных 
цехах случались отравления ядовитым 
газом. Родилось поверье, что это происки вредного подземного гнома по имени 
Кобольд (Kobold). Постепенно выделили 
ответственную за это руду, за которой закрепилось то же имя. В 1735 г. шведский 
химик Георг Брандт выделил из этой «нечистой» руды неизвестный металл. Имя 
«кобольд», или «кобальт», сохранилось и 
за ним.
Выяснилось, что некоторые осколки 

стекла, найденные в Египте в усыпальницах фараонов, окрашивались в синий 
цвет соединениями кобальта. Естественно, древние египтяне понятия о кобальте 
не имели, а пользовались случайно найденными свойствами вещества смальты. 
Существуют и другие кобальтовые красители, причем под действием тепла они 
меняют окраску. Еще в XVI в. профессор 
Базельского университета Парацельс показывал зрителям написанную им картину. Она изображала покрытые снегом 
деревья. Дав полюбоваться, профессор 
слегка подогревал картину, и прямо на 
глазах у зрителей деревья сами одевались листвой. А в XVIII в. на основании 
этого свойства появились симпатические 
чернила. Написанное ими на бумаге становится видимым только после того, как 
бумагу нагреют.
Но это не основная «специальность» 
кобальта. Небольшие добавки кобальта в 
сталь повышают ее жаропрочность, улучшают механические свойства, из нее делают режущие инструменты. Способность 
сохранять магнитные свойства после однократного намагничивания свойственна 
лишь немногим металлам, в том числе и 
кобальту. Сплавы кобальта применяются 
при производстве постоянных магнитов, 
электромоторов, трансформаторов, аппаратуры магнитной записи.
Среди радиоактивных изотопов кобальта выделяется 60Co, который при распаде 
испускает гамма-кванты. На этом свойстве основаны «кобальтовые пушки». Они 
«стреляют» гамма-излучением по выбранной цели, например, по злокачественной 
опухоли. Гамма-лучи помогают также выявлять дефекты в различных конструкциях. 
В организме нормального человека содержится около 15 мг кобальта (чего в нас 
только нет?). Недостаток кобальта, как и 
его избыток, вреден для здоровья челове

ИЗ ИСТОРИИ НАУКИ

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

ка. Около полувека назад некоторые пивоваренные компании добавляли в пиво 
соли кобальта. Люди, злоупотреблявшие 
его потреблением, получали осложнение 
на сердце, а иногда дело заканчивалось 
летальным исходом. Сейчас это запрещено, но кто может проконтролировать «левое» производство? 
А еще кобальт входит в состав витамина В12. Применяется при малокровии. 

№ 28 НИКЕЛЬ (Ni)
Никель — двадцать восьмой элемент 
таблицы Менделеева. Есть пять стабильных изотопов никеля — 58Ni (68,27%), 
60Ni (26,10%), 61Ni (1,13%), 62Ni (3,59%), 
64Ni (0,91%). Ядро атома 58Ni состоит из 
двадцати восьми протонов и тридцати 
нейтронов, в электронной оболочке — 
двадцать восемь электронов. В ядре атома 
60Ni на два нейтрона больше, в ядре 61Ni 
— на три, в ядре 62Ni — на четыре, в ядре 
64Ni — на шесть. Также имеется двадцать 
шесть радиоактивных изотопа никеля.
Никель — двоюродный брат кобальта, 
так как тоже получил имя от вредного 
подземного гномика по имени Никель (понемецки Nickel — озорник). Этот озорник 
подсовывал шахтерам руду, очень похожую на медную, но годившуюся только 
для окраски стекол в зеленый цвет. Первым из этой руды получил металлический 
никель швед Аксель Кронштедт в 1751 г.
В ХХ в. никелирование приобрело популярность как в промышленности, так и 
в быту. Нанесенный на металл слой никеля толщиной всего в несколько микрон 
надежно предохраняет его не только от 
механических повреждений, но и от воздействия воды, различных щелочей и солей, слабых органических кислот. Внешний вид никелированных изделий очень 
привлекателен и, что важно, веками сохраняет свой блеск.
Кроме того, добавки никеля делают 

сталь нержавеющей. Никель входит в состав большинства суперсплавов — жаропрочных материалов, применяемых для 
изготовления деталей двигателей самолетов и ракет. 
И еще одно удивительное свойство никеля. В 1842 г. Джеймс Джоуль обнаружил эффект увеличения длины стальных 
прутков при намагничивании. Впоследствии выяснилось, что этот эффект наблюдается у всех магнитных материалов. 
У всех, кроме никеля. Более того, пруток 
из никеля даже сокращается. Это явление 
называется магнитострикцией. Иногда 
можно услышать «жужжание» трансформаторов и других электроприборов, имеющих обмотку с сердечником. Одна из причин — магнитострикция сердечников.
В США монета достоинством в 5 центов носит разговорное название «nickel» 
не случайно — она сделана из сплава 
«нейзильбер» (новое серебро), наполовину 
состоящего из никеля. И в других странах 
этот сплав используется при чеканке монет. В дотранзисторные времена из никеля делали холодные катоды газоразрядных приборов.
Содержание никеля в крови человека меняется с возрастом, у животныхальбиносов количество никеля в организме повышено. Существуют некоторые 
растения и микроорганизмы, в которых 
содержащие никеля в тысячи и даже в 
сотни тысяч раз больше, чем в окружающей среде.
Некоторые растения при избытке никеля принимают необычные формы, что 
используется при разведке никелевых месторождений. Но избыток никеля в почвах имеет и обратную сторону: так, он 
является причиной болезни глаз у скота 
на Южном Урале и заболевания «боанг» у 
кокосовых пальм на Гавайских островах. 
Пальмы, пораженные «боангом», дают пустые орехи.