"Рассказы о металлах. 4-е издание" - читать интересную книгу автора (Венецкий С. И.)
Даже при комнатной температуре литий энергично реагирует с азотом и кислородом воздуха. Попробуйте оставить кусочек лития в стеклянном сосуде с притертой пробкой. Металл поглотит весь имеющийся там воздух, в сосуде возникнет вакуум, и атмосферное давление так крепко "припечатает" пробку, что вам вряд ли удастся ее вытащить. Поэтому хранить литий очень непросто. Если натрий, например, можно легко упрятать в керосин или бензин, то для лития такой способ неприемлем — он тут же всплывает и загорается. Чтобы сохранить литиевые прутки, их обычно вдавливают в ванну с вазелином или парафином, которые обволакивают металл и не позволяют ему проявлять свои реакционные наклонности. Во время первой мировой войны Германия испытывала крайнюю нужду в олове, весьма необходимом промышленности. Поскольку своим оловянным сырьем страна не располагала, ученым пришлось срочно искать замену этому металлу. С помощью лития проблему удалось успешно решить: сплав свинца с литием ("бан-металл") оказался отличным антифрикционным материалом. С этого момента техника не расстается с литиевыми сплавами. Известны сплавы лития с алюминием, бериллием, медью, цинком, серебром и другими элементами. Особенно широкие перспективы открываются перед сплавами лития с другим металлом-легковесом — магнием, обладающим к тому же хорошими конструкционными свойствами: ведь такой сплав, если в нем преобладает литий, легче воды. Но беда в том, что сплавы подобного состава неустойчивы — легко окисляются на воздухе. Металлурги давно стремились создать композицию и технологию, которые обеспечили бы литиймагниевым сплавам долговечность. Эту задачу смогли решить ученые Института металлургии имени А.А. Байкова Академии наук СССР: в вакуумной тигельной электропечи в атмосфере инертного газа аргона был получен сплав лития с магнием, не тускнеющий на воздухе и не тонущий в воде. Любопытно, что в процессе работы ракетных двигателей литий выступает против… лития. Являясь компонентом горючего, он позволяет развивать колоссальные температуры, а обладающие высокой термостойкостью и жароупорностью литиевые керамические материалы (например, ступалит), используемые как покрытия сопел и камер сгорания, предохраняют их от разрушительного действия лития-горючего. Наиболее ценные камни командир гранил сам. И на этот раз он намеревался своими руками произвести огранку самоцвета-великана. Но его планам не суждено было сбыться: из Петербурга по ложному доносу внезапно нагрянула ревизия, у Коковина учинили обыск и "нашли" изумруд, который тот и не собирался прятать. Вместе с камнем его под стражей отправили в столицу. Следствие по этому делу вел граф Перовский, слывший большим знатоком и любителем драгоценных камней. Он и довел дело до желанного для себя конца: ни в чем не повинного Коковина граф упрятал в тюрьму (где сломленный несправедливыми наветами мастер вскоре покончил с собой), а изумруд, минуя государственную казну, пополнил коллекцию графа. Но у того камень не задержался: крупно проиграв в карты, знатный вельможа вынужден был расстаться с ним, и изумруд перекочевал к тайному советнику князю Кочубею, владельцу крупнейшей в России коллекции самоцветов. После смерти князя его сын перевез немало ценных камней, среди которых находился и "изумруд Коковина", в Вену, где устроил их распродажу. По настоянию российской Академии наук царское правительство за огромные деньги выкупило коллекцию. Самый крупный в мире изумруд вернулся на родину и сейчас украшает экспозицию Минералогического музея Академии наук СССР в Москве. Бериллий существенно влияет на свойства магния. Так, присадка всего нескольких тысячных долей процента бериллия предотвращает возгорание магниевых сплавов при плавке и разливке (т.е. примерно при 700 °С). Резко уменьшается при этом и коррозия сплавов — как на воздухе, так и в воде. Магний весьма агрессивен: он легко отнимает кислород и хлор у большинства элементов. Будучи устойчивым против воздействия некоторых кислот, соды, едких щелочей, бензина, керосина, минеральных масел, магний бессилен против морской воды и вынужден растворяться в ней. Он почти не реагирует с холодной водой, но энергично вытесняет водород из горячей. У нервных, легко возбудимых людей нарушения работы сердечных мышц наблюдаются значительно чаще, чем у спокойных. Это объясняется тем, что в момент раздражения магний, содержащийся в организме, "сгорает". "1827" и послал ее в подарок немецкому ученому. И сегодня, спустя целое столетие, без электролиза немыслимо получение алюминия. Именно это обстоятельство и заставляет ученых ломать голову над весьма загадочным фактом. В Китае есть гробница известного полководца Чжоу Чжу, умершего в начале III века. Сравнительно недавно некоторые элементы орнамента гробницы были подвергнуты спектральному анализу. Результат оказался настолько неожиданным, что анализ пришлось несколько раз повторить. И каждый раз беспристрастный спектр неопровержимо свидетельствовал о том, что сплав, из которого древние мастера выполнили орнамент, содержит 85 % алюминия. Но каким же образом удалось получить в III веке этот металл? Вновь и вновь повторял ученый свои опыты и каждый раз убеждался, что его сплав после закалки продолжает в последующие дни становиться все прочнее и прочнее. Так было открыто интересное явление — естественное старение алюминиевых сплавов после закалки. Тончайшей алюминиевой пленкой покрыто многотонное шестиметровое зеркало крупнейшего в мире телескопа, созданного в СССР; этот дальнозоркий "глаз", обращенный в глубины Вселенной способен увидеть свет обычной свечки на расстоянии 25 тысяч километров. А американские ученые предложили использовать для ночного освещения городов гигантские зеркала из пластмассы с алюминиевым покрытием: доставленные транспорт-ными космическими кораблями на стационарную орбиту и управляемые с помощью ЭВМ, макси-зеркала будут отражать солнечный свет в десятки раз интенсивнее, чем это делает сейчас по ночам Луна. Итак, чистый титан был получен. Но чистым он мог считаться с большой натяжкой, так как все же содержал несколько десятых долей процента примесей. Всего несколько десятых… Но ложка дегтя портит бочку меда. Примеси делали титан хрупким, непрочным, не поддающимся механической обработке. О нем пошла дурная слава как о бесполезном металле, не пригодном ни для каких целей. Разумеется, с такой характеристикой титан не мог и мечтать об ответственной работе. Приходилось довольствоваться второстепенными ролями. Неудивительно, что когда перед авиаконструкторами встал вопрос, какому металлу доверить преодоление звукового барьера, выбор пал на титан. Еще в 60-х годах в зарубежной печати появилось сообщение о создании в США сверхзвукового реактивного самолета "Черная птица", развивающего скорость более 3200 километров в час. Корпус этой машины был изготовлен из титана. С тех пор позиции титана в авиастроении заметно окрепли: из его сплавов изготовляют наружные части самолетов (мотогондолы, элероны, рули поворота) и многие другие узлы и детали — от двигателя до болтов и гаек. Благодаря титану самолеты становятся легче, а значит, возрастает их грузоподъемность. Так, только в результате замены стальных болтов двигателя титановыми в одном из типов истребителя масса двигателя снижается чуть ли не на сто килограммов. По прогнозам специалистов, в ближайшие годы доля конструкций из титана и его сплавов в самолетах, скорость которых в два-три раза выше скорости звука, возрастет до 60-90 %. Всего на земном шаре насчитывается более 150 значительных рудных и россыпных месторождений титана. Но сколь ни богата земля полезными ископаемыми, рано или поздно подземные кладовые опустеют. Вот почему в поисках металлургического сырья взоры ученых и писателей-фантастов все чаще обращаются в океанские глубины и космические дали. Один из главных героев научно-фантастического романа известного советского палеонтолога и писателя И.А. Ефремова "Туманность Андромеды" Дар Ветер трудится на подводном титановом руднике, расположенном вблизи побережья Южной Америки. Вот какая картина предстает перед взором героя, прибывшего туда, чтобы приступить к работе: "Далеко в море выдавалась искусственная мель, заканчивающаяся обмытой ударами волн башней. Она стояла у края материкового склона, круто спадающего в океан на глубину километра. Под башней вниз шла отвесно огромная шахта в виде толстейшей цементной трубы, противостоявшей давлению глубоководья. На дне труба погружалась в вершину подводной горы, состоявшей из почти чистого рутила — окиси титана. Все процессы переработки руды производились внизу, под водой и горами. На поверхность поднимались лишь крупные слитки чистого титана и муть минеральных отходов, расходившаяся далеко вокруг". дверь богини Ванадис. В 1971 году советские палеоботаники обнаружили в отрогах Тянь-Шаня следы неизвестного науке растения (его назвали меннерией), которое представляет собой одноклеточную водоросль, обитавшую на Земле… полтора миллиарда лет назад. "Позвольте, но какое отношение эта находка имеет к ванадию?" — вправе спросить читатель. Оказывается, прямое: ученые считают, что меннерия в свое время сыграла важную роль в формировании атмосферы нашей планеты, в образовании скоплений в земной коре таких химических элементов, как ванадий и уран. Солнца астрофизики называют хромосферными вспышками и т.д. В металлургии марганец широко применяют для раскисления и десульфурации стали. Как легирующий элемент он входит в состав пружинных сталей, сталей для нефте– и газопроводных труб, сталей с немагнитными свойствами. Впрочем, вряд ли нужно перечислять стали, содержащие марганец: в том или ином количестве элемент, открытый Ганом, присутствует буквально во всех сталях и чугунах. Не случайно ведь его называют вечным спутником железа. Да и в Периодической системе элементов они занимают соседние клетки № 25 и 26. (Вместе с железом марганец попадает даже… в зубы акулы, но об этом речь пойдет ниже). В таблице элементов Менделеева трудно найти другой металл, с которым была бы так неразрывно связана история цивилизации. В древности у некоторых народов железо ценилось дороже золота. Лишь представители знати могли украшать себя изделиями из железа, причем нередко в золотой оправе. В Древнем Риме из железа изготовляли даже обручальные кольца. Гомер повествует в "Илиаде" о том, как герой Троянской войны Ахилл наградил диском из железной крицы победителя в соревнованиях дискоболов. В египетских гробницах, наряду с другими ценностями, было найдено ожерелье, в котором железные бусы чередовались с золотыми. показывал его своим гостям. указывая, где находится руда. В 1917 году японские ученые Хонда и Такаги получили патент на созданную ими сталь, содержавшую от 20 до 60 % кобальта и характеризовавшуюся высокими магнитными свойствами. Нужда в такой стали, за которой закрепилось название японской, была огромная: конец XIX и начало XX веков ознаменовались буквально вторжением магнитов в промышленность, чем и был обусловлен голод на магнитные материалы. Прекрасным материалом для каркасов зубных протезов оказался кобальтохромовый сплав, который намного прочнее золота (обычно используемого для этой цели) и, как легко догадаться, значительно дешевле. Для изучения технологических процессов и исследования условий службы различного оборудования широкое применение находят так называемые "меченые атомы", т.е. радиоактивные изотопы ряда элементов, в том числе и кобальта. Знакомство человека с никелем состоялось много столетий назад. Древние китайцы, например, еще во II веке до н.э. выплавляли сплав никеля с медью и цинком — "пакфонг", который пользовался спросом в различных странах. Попадал он и в Бактрию — государство, располагавшееся на территории современных среднеазиатских республик. Бактрийцы же изготовляли из этого сплава монеты. Одна из таких монет, выпущенная в 235 году до н.э., хранится в Британском музее в Лондоне. Монду принадлежит и идея практического использования карбонильных соединений. Он предложил, действуя оксидом углерода на материалы, содержащие никель, "испарять" его в виде карбонила, а затем, нагревая карбонил, получать из него чистый никель. Карбонильный метод и ныне широко применяется для производства металлов высокой чистоты, а также для нанесения на изделия никелевых, кобальтовых и хромовых покрытий. К этому времени уже во многих местах земного шара добывали медную руду и из нее выплавляли медь. Особой известностью пользовались рудники острова Кипр, которому, как полагают, медь и обязана своим латинским названием "купрум". Русское же слово "медь", по мнению некоторых ученых, происходит от слова "смида" — так племена, населявшие когда-то европейскую часть территории нашей страны, называли всякий металл. Известно немало эпитетов и прозвищ, с которыми императоры, цари, короли и другие монаршие особы вошли в историю. Одним из них повезло: кому не лестно, например, остаться на века и тысячелетия Великим, Красивым или Грозным? А вот английский король Генрих VIII, правивший в XVI веке, вправе был посетовать на судьбу: он получил у своих подданных прозвище "Старый медный нос". Причина столь "высокой" чести заключалась в следующем. При Генрихе VIII расходы двора были очень велики: на одних только официальных жен, сменявших друг друга (их у него насчитывалось полдюжины), пошло немало средств, да и войны с Францией и Шотландией потребовали значительных затрат. Все это привело к серьезному расстройству королевских финансов. Любвеобильный и воинственный монарх нашел "оригинальный" выход из положения: по его тайному указанию серебряные монеты начали чеканить из… меди, лишь сверху покрывая их тонким слоем серебра. Но вот беда: всякая монета, находясь долгие годы в обращении, постепенно изнашивается. Эта участь постигла и шиллинги Генриха VIII, на которых был изображен сам король. Поскольку наиболее выдающейся деталью металлического королевского лица на монете был нос, то и страдал он от изнашивания в большей степени, чем другие, менее выпуклые элементы портрета. Серебро на кончике носа стиралось, беззастенчиво обнажая медь. Вот почему Генриха VIII при жизни начали именовать в народе "Старым медным носом". Это прозвище до сих пор в ходу у нумизматов. С биологическими процессами связан и один из способов добычи меди. Еще в начале нашего века в Америке были закрыты медные рудники в .штате Юта: решив, что запасы руды уже иссякли, хозяева рудников затопили их водой. Когда спустя два года воду откачали, в ней оказалось 12 тысяч тонн меди. Подобный случай произошел и в Мексике, где из заброшенных рудников, на которые все махнули рукой, только за один год было "вычерпано" 10 тысяч тонн меди. Средневековье оставило нам немало упоминаний о цинке. Описания выплавки этого металла можно встретить в китайских и индийских источниках VII-VIII веков. Знаменитый венецианский путешественник Марко Поло, посетивший в конце XIII века Персию, рассказал в своей книге о том, как получали цинк персидские мастера. Впрочем цинком металл начал называться лишь в XVI веке, после того, как этот термин появился в трудах Парацельса — известного ученого эпохи Возрождения. Каких только имен не знал металл прежде: фальшивое серебро, спелтер, туция, шпаутер, индийское олово, контерфей. Закрепившееся за ним латинское название "цинк" переводится как "белый налет" (по одной из версий оно произошло от древнегерманского слова "цинко", означавшего, в частности "бельмо на глазу"). элемент защищает змею от собственного яда. топливных элементов. Вот тогда-то уран и попал в объятия циркония. высотой 40 и шириной 50 метров. На противоположном склоне горы рядами размещены десятки зеркал довольно внушительных размеров — гелиостаты. Солнечные лучи, пойманные гелиостатами, направляются сначала на параболическое зеркало, а оттуда, собранные в пучок, попадают в плавильную печь, где создается температура 3500 °С. Тепло, развиваемое солнечным "зайчиком" в жерле печи, эквивалентно 1000 киловатт электроэнергии. Печь может производить до 2,5 тонны циркония в день. Но и Вёлеру не удалось разобраться во взаимоотношениях элементов, открытых Хатчетом и Экебергом. Лишь в 1844 году немецкий химик Генрих Розе после многотрудных поисков, на которые ушло полтора десятка лет, сумел доказать, что минерал колумбит содержит два различных элемента — тантал и Колумбии, которому Розе дал новое имя — "ниобий" (по древнегреческой мифологии богиня печали и страданий Ниоба — дочь Тантала). Однако в некоторых странах (США, Англии) долго сохранялось первоначальное название элемента — Колумбии, — и только в 1950 году Международный союз чистой и прикладной химии решил покончить с этой разноголосицей и предложил химикам всего мира именовать этот элемент ниобием. для деталей реактивных самолетов, летающих на больших высотах. Одному из верных союзников железа — молибдену—и посвящен этот рассказ. Сочетание высокой твердости с вязкостью крайне необходимо для броневой стали. Броня англо-французских танков, появившихся в 1916 году на полях сражений первой мировой войны, была выполнена из твердой, но хрупкой марганцовистой стали. Увы, этот массивный панцирь толщиной 75 миллиметров снаряды немецкой артиллерии прошивали, как масло. Но стоило добавить к стали лишь 1,5-2 % молибдена, как танки оказались неуязвимыми несмотря на то, что толщина броневого листа была уменьшена чуть ли не втрое. найти общий язык. Впрочем, молибден дружен не только с железом. Сплавы молибдена с хромом, кобальтом, никелем обладают отличной кислотоупорностью и применяются для производства химической аппаратуры. Для некоторых сплавов тех же элементов характерно большое сопротивление истиранию. Сплавы молибдена с вольфрамом могут заменять платину. Для изготовления электротехнических контактов используют сплавы этого элемента с медью и серебром. Дешевые деньги наводнили Россию. Но в денежном обращении существуют свои законы, которые не подвластны даже монархам. Если денег выпущено больше, чем положено, их покупательная способность падает и, как следствие, повышаются цены на все товары. Это и произошло в русском государстве. Простой люд очень быстро почувствовал на себе последствия царской реформы. Резко возросли цены на хлеб и другие продукты, причем в уплату за товар торговцы требовали только серебро. Но где же его было взять, если оно в больших количествах оседало в царских хранилищах? В стране начался голод. Чаша народного терпения переполнилась, и в 1662 году в Москве вспыхнуло восстание – "Медный бунт". Восстание было жестоко подавлено царем, но все же народ добился своего: медные деньги были изъяты из обращения и заменены серебряными. Роль металла, украшающего быт человека, серебро не потеряло и в наши дни, но сегодня у него находится много, пожалуй, более серьезных и важных дел. С тех пор как в 1839 году французский художник и изобретатель Дагер разработал способ получения изображения на светочувствительных материалах, серебро неразрывно связало свою судьбу с фотографией. Тончайший слой бромида серебра, нанесенный на фотографическую пленку или бумагу, и является главным действующим лицом в этом процессе. Под влиянием световых лучей, падающих на пленку, бромид серебра распадается. Бром при этом химически связывается с имеющейся в слое желатиной, а серебро выделяется в виде мельчайших кристалликов, невидимых даже в обычный микроскоп. Степень разложения бромида серебра зависит от силы освещения: чем оно ярче, тем больше выделится серебра. Дальнейшая обработка (проявление и фиксация) позволяет получить на пленке негативное изображение, которое затем в истинном виде переносится при печати на фотобумагу. Как ни усовершенствовалась за более чем вековое существование фотография, она практически немыслима пока без серебра и его соединений. пират назвал находящийся неподалеку островок Ла-Платой. чудовищного урагана, пронесшегося в тех местах весной 1715 года. В начале XX века в Петербурге на складе военного оборудования произошла скандальная история: во время ревизии к ужасу интенданта выяснилось, что оловянные пуговицы для солдатских мундиров исчезли, а ящики, в которых они хранились, доверху заполнены серым порошком. И хотя на складе был лютый холод, горе-интенданту стало жарко. Еще бы: его, конечно, заподозрят в краже, а это ничего, кроме каторжных работ, не сулит. Спасло бедолагу заключение химической лаборатории, куда ревизоры направили содержимое ящиков: "Присланное вами для анализа вещество, несомненно, олово. Очевидно, в данном случае имело место явление, известное в химии под названием "оловянная чума"". Хорошие литейные свойства, ковкость, красивый серебристо-белый цвет открыли перед оловом двери декоративно-прикладного искусства. Еще в Древней Греции и Древнем Египте из него выполняли украшения, напаянные на другие металлы. Гомер рассказывает в "Иллиаде", как древнегреческий бог огня и кузнечного ремесла Гефест, выковав для героя Ахилла –щит, нанес на него рисунок из олова. В более позднее время, примерно в XIII веке, в Европе появились оловянные блюда, чаши, кубки, церковная утварь и другие изделия с рельефными изображениями. Геологи ищут касситерит не только на суше, но и под водой. Поиски уже увенчались успехом: россыпи оловянного камня удалось обнаружить на дне Японского моря в одной из бухт. Богаты им и прибрежные воды морей Северного Ледовитого океана — Ванькина губа, акватория мыса Святой Нос и другие районы. Большую помощь морским рудознатцам оказывают аквалангисты. Да и сами геологи к своей обычной экипировке добавили акваланг, без которого в шельфе Святого Носа не поковыряешь. Спустя некоторое время выяснилось, что у тантала есть близнец, который, правда, появился на свет годом раньше, но почти не отличался от него по свойствам. Этим близнецом был Колумбии, открытый в 1801 году англичанином Чарльзом Хатчетом. Их поразительное сходство ввело в заблуждение многих химиков. После долгих споров они пришли к ошибочному выводу, что речь идет об одном и том же элементе – тантале. И, действительно, суровые законы конкурентной борьбы, царящие в мире металлов, вскоре лишили тантал работы. На это теплое местечко был взят другой металл — вольфрам, который оказался еще более тугоплавким. Современные твердые сплавы представляют собой полученную спеканием смесь карбидов вольфрама и некоторых других элементов (титана, ниобия, тантала). При этом зерна карбидов как бы цементируются кобальтом. Такие материалы не теряют твердости даже при 1000 °С, допуская тем самым колоссальные скорости обработки металла. Твердость одного из сплавов на основе карбида вольфрама — "рэлита" настолько велика, что если по образцу из этого сплава провести напильником, то на нем (на напильнике!) остается борозда. Вольфрамовая проволока, широко применяющаяся в электролампах, обрела недавно еще одну профессию: ее предложено использовать в качестве режущего инструмента для обработки хрупких материалов. Ультразвуковой генератор при помощи преобразователя придает вольфрамовой нити колебательные движения, и она медленно, но верно врезается в обрабатываемый материал. Новый "резак" легко справляется с такими капризными материалами, как кварц, рубин, ситалл, стекло, керамика, разрезая их с ювелирной точностью на части или оставляя в них пазы и щели любой формы, любых размеров. Но как ни велика прочность вольфрамовой проволоки, она не идет ни в какое сравнение с прочностью "усов" из этого металла – тончайших кристалликов, которые в сотни раз тоньше человеческого волоса. Советские физики сумели получить вольфрамовые "усы" диаметром всего две миллионные доли сантиметра. Их прочность составляет 230 тонн на квадратный сантиметр — это почти равно абсолютному потолку прочности, т.е. теоретическому пределу для земных веществ, определенному расчетным путем. Но такой чудо-металл существует пока только в стенах лабораторий. печально завершился первый этап в биографии платины. Кстати, первые платиновые зеркала, но не стеклянные, а "цельнометаллические", представлявшие собой хорошо обработанный и отполированный до блеска лист платины, изготовляли еще древние ацтеки. Как они это делали, — до сих пор загадка: ведь платина хорошо куется только при белом калении, т.е. при очень высокой температуре, недоступной металлургам того времени. Но, как бы то ни было, знаменитый вождь ацтеков Монтесума послал несколько таких зеркал в дар королю Испании. Монарх "не остался в долгу": в 1520 году Монтесума был взят в плен конкистадорами, а затем казнен. Платина завоевывает прочные позиции в медицине. Специальные электроды из этого металла, вводимые в кровеносные сосуды, служат хирургам многих стран для диагностики различных, главным образом сердечных заболеваний. Такой метод называется платино-водородным, так как в основе его лежит электрохимическая реакция между этими элементами. Интересное и важное применение нашли платине недавно американские врачи из штата Огайо. Они разработали принципиально новый метод анестезии, который заключается в следующем. Платиновой пластинкой длиной несколько сантиметров спинной мозг соединяют с электрическим стимулятором. При малейшем движении пациента аппарат посылает электрический сигнал в мозг, блокируя таким образом болевые ощущения. В одном из самых фешенебельных отелей Японии предприимчивая туристическая компания установила ванну из чистого золота. Несмотря на баснословную цену, желающих совершить омовение в этой ванне было хоть отбавляй. Доходы банно-туристической компании росли как на дрожжах. Но с каждым днем прибавлялось и забот. Пришлось даже нанять отряд детективов, так как некоторые клиенты, уединившись в ванной комнате, доставали запрятанные в полотенца зубила и пытались вырубить хоть немного золотишка на память. Бдительные стражи лишили собирателей сувениров возможности проносить с собой какой бы to ни было инструмент. Теперь уже клиентам приходилось рассчитывать только на собственные силы. И вот та самая дама, о которой мы уже говорили, когда время ее омовения подошло к концу, решила… отгрызть край золотой ванны. Но орешек оказался не по зубам, и спустя несколько дней даме пришлось примерять вставную челюсть. которых восседали изваяния сыновей Солнца — Великих Инков. манить к себе тысячи искателей сокровищ. В конце прошлого века в США произошел любопытный случай. Неподалеку от филадельфийского монетного двора стояла старая-престарая церквушка. Когда однажды ее начали ремонтировать, один из жителей города предложил продать ему никуда не годную крышу за довольно крупную сумму — три тысячи долларов. Церковная община решила, что покупатель рехнулся, но уж коли доллары сами просятся в руки, не воспользоваться этим просто грех. Сделка состоялась и… церковники остались в дураках. Сметливый покупатель счистил с кровли краску и сжег ее – в золе оказалось около 8 килограммов золота, стоимость которого значительно превышала сумму, уплаченную им общине. Оказалось, что в течение многих лет пылинки золота вылетали через трубу плавильни монетного двора и оседали на всех окружающих предметах, а больше всего — на церковной кровле. Крупнейшее в мире ртутное месторождение Альмаден находится в Испании, на долю которой до недавнего времени приходилось около 80 % мировой добычи ртути. Плиний Старший упоминает в своих сочинениях, что Рим закупал в Испании ежегодно несколько тонн ртути. В наше время ртутные термометры имеют самое разнообразное назначение. От этого зависит конструкция термометра, в частности толщина капилляра, по которому перемещается ртуть. Самый тонкий капилляр у медицинского градусника — всего 0,04 миллиметра. Чтобы этот тончайший столбик ртути можно было заметить невооруженным глазом, капилляр делают в форме трехгранной увеличительной призмы, а на ею заднюю стенку наносят "экран" — полоску белой эмали. Поскольку тетраэтилсвинец очень ядовит, этилированный бензин окрашивают в розовый, зеленый, оранжево-красный и другие (в зависимости от марки) цвета, чтобы отличить от обычного. К сожалению, значительные количества ядовитых веществ выбрасываются автомобильными двигателями с выхлопными газами. Ученые Калифорнийского технологического института (США) подсчитали, что над большими городами носятся целые тучи свинца (как видите, литературный эпитет "свинцовые тучи" может иметь и буквальный смысл): за год только над океанами и морями северного полушария выпадает около 50 тысяч тонн этого металла, образующегося главным образом из добавок к бензину. Вот вам и 1 грамм на литр! Свинец автомобильного происхождения был обнаружен даже в снегах Арктики. Специалисты давно подыскивают 'замену тетраэтилсвинцу и уже добились в этом кое-каких успехов. В земной коре содержится сравнительно немного свинца — в тысячи раз меньше, чем алюминия или железа. Но несмотря на это, он стал известен человеку еще в глубокой древности — примерно за шесть — семь тысяч лет до н.э. В отличие от многих других металлов, свинец имеет низкую температуру плавления (327 °С) и находится в природе в виде довольно непрочных химических соединений. Это обусловливало возможность неожиданного его получения. Известен, например, случай, когда богатое свинцовое месторождение было обнаружено в Америке в результате… лесного пожара: на месте сгоревшего леса под слоем золы были найдены крупные слитки свинца. Пожар "выплавил" его из руд, находившихся под корнями деревьев. Вероятно, таким путем первый свинец и попал в руки доисторических обитателей нашей планеты. Даже ученые, и те были лишь весьма поверхностно знакомы с этим элементом. Сведения о нем были скудны, а порой совершенно неправильны. Так, считалось, что его атомная масса равна приблизительно 120. Когда Д.И. Менделеев создавал свою Периодическую систему, эта величина путала ему все карты: уран по своим свойствам никак не хотел вписываться в ту клетку таблицы, которая была забронирована за элементом с этой атомной массой. И тогда ученый, вопреки мнению многих своих коллег, решил принять новое значение атомной массы урана — 240 и перенес элемент в конец таблицы. Жизнь подтвердила правоту великого химика: атомная масса урана равна 238,03. Открытие Беккереля ознаменовало собой начало новой эры в физике — эры превращения элементов. Отныне атом уже не мог считаться единым и неделимым – перед наукой открывался путь в глубины этого "кирпичика" материального мира. Но, может быть, уран распадался не сам, а, например, под действием космических лучей: ведь Земля непрерывно находится под их обстрелом. Значит, опыты нужно повторить глубоко под землей, куда не проникают эти космические гости. Посоветовавшись с крупнейшим советским ученым-атомником И.В. Курчатовым, молодые исследователи решили провести эксперименты на какой-нибудь станции Московского метрополитена. В Наркомате путей сообщения это не встретило препятствий, и вскоре в кабинет начальника станции метро "Динамо", находившейся на глубине 50 метров, на плечах научных работников была доставлена аппаратура, которая весила около трех тонн. Достоинства ядерного топлива несомненны. Вместе с тем использование его сопряжено со многими трудностями, из которых едва ли не важнейшая — уничтожение образующихся радиоактивных отходов. Спускать их в специальных контейнерах на дно морей и океанов? Зарывать их глубоко в землю? Вряд ли таким образом можно полностью решить проблему: ведь в конечном счете смертоносные вещества при этом остаются на нашей планете. А не попытаться ли отправить их куда-нибудь подальше — на другие небесные тела? Именно такую идею выдвинул один из американских ученых. Он предложил грузить отходы атомных электростанций на "товарные" космические корабли, следующие по маршруту Земля – Солнце. Разумеется, сегодня подобные "посылки" дороговато обошлись бы отправителям, но, по мнению некоторых оптимистически настроенных специалистов, через какой-нибудь десяток лет эти транспортные операции станут вполне оправданными.
УДК669.1/.8 Рецензент проф. д.т.н. В.М. РОЗЕНБЕРГ Рисунки А.В. КОЛЛИ Оформление Е. А. МИХЕЛЬСОНА ВенецкийС.И. Рассказы о металлах. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1985. – 240 с, ил., 2,91 л. ил. ИСБН Научно-популярная книга об истории открытия, свойствах и применении важнейших металлов и сплавов. Первое издание книги "Рассказы о металлах" (1970 г.) отмечено дипломом конкурса Московской организации Союза журналистов СССР на лучшую работу года по научной журналистике и дипломом ежегодного конкурса Всесоюзного общества "Знание" на лучшие произведения научно-популярной литературы. Четвертое издание книги переработано и дополнено новыми материалами. Предназначена для самого широкого круга читателей: учащихся, студентов, преподавателей, специалистов — всех интересующихся историей и развитием металлургии, химии, материаловедения. ББК 34.2 КЧИТАТЕЛЮ С тех пор как каменный век сдал свои полномочия эпохе меди, металлы верно служат человеку, помогая ему строить и созидать, покорять стихию, овладевать тайнами природы, создавать замечательные машины и механизмы. Огромную роль металлов в нашей жизни подчеркивал еще Георг Агрикола — немецкий мыслитель XVI века, автор многих работ по металлургии. В своем труде "О горном деле и металлургии" он писал: "Человек не может обойтись без металлов…, если бы не было металлов, люди влачили бы самую омерзительную и жалкую жизнь среди диких зверей. Они вернулись бы к желудям и лесным яблокам и грушам, питались бы травами и кореньями, когтями выгребали бы себе логовища, чтобы лежать в них ночью, а днем бродили бы там и сям по лесам и полям, подобно зверям. Поскольку же такой образ жизни совершенно недостоин человеческого разума, самого лучшего дара природы, неужели кто-либо окажется столь глуп и упрям, чтобы не согласиться, что металлы необходимы для пропитания и одежды и что они вообще служат для поддержания человеческой жизни?" Столь же высоко оценивал значение металлов для развития человеческого общества наш великий соотечественник М.В. Ломоносов: "Металлы подают укрепление и красоту важнейшим вещам, в обществе потребным…, — писал он в "Слове о пользе химии". — Ими защищаемся от нападения неприятеля, ими утверждаются корабли и силою их связаны, между бурными вихрями в морской пучине плавают. Металлы отверзают недро земное к плодородию; металлы служат нам в ловлении земных и морских животных для пропитания нашего… И кратко сказать, ни едино художество, ни едино ремесло простое употребление металлов миновать не может". Мир металлов необычайно богат и интересен. Среди них есть давние друзья человека: медь, железо, золото, серебро, свинец, олово, ртуть. Эта дружба насчитывает уже тысячи лет. Но есть и такие металлы, знакомство с которыми состоялось лишь в последние десятилетия. Удивительны и разнообразны свойства металлов. Ртуть, например, не замерзает даже при тридцатиградусном морозе, а вольфрам не боится самых жарких объятий пламени. Серебро и медь охотно проводят электрический ток, а у титана явно не лежит душа к этому занятию. Литий вдвое легче воды и при всем желании не сможет утонуть, а осмий — чемпион среди металлов-тяжеловесов — камнем пойдет ко дну, поскольку его плотность в двадцать с лишним раз выше, чем у воды. Алюминием богата наша планета, а франций настолько редок, что его содержание в земной коре измеряется буквально граммами. Трудно даже представить, что произошло бы с окружающим нас миром, если бы вдруг исчезли металлы. Не будь железа — мы лишились бы автомобилей и поездов, стальных мостов и рельсов, станков и железобетонных конструкций; без алюминия немыслимы сегодня авиация и строительство; пропадет медь — и резко сократится ассортимент электротехнической продукции; не окажись вольфрама — погаснут миллиарды электрических лампочек; без хрома и никеля покроется ржавчиной нержавеющая сталь… Думаю, нет нужды рисовать и дальше эту грустную картину: ведь почти у каждого металла есть свои немалые "персональные заслуги" перед современной техникой. К счастью, все эти лишения нам не грозят. Более того, можно с уверенностью утверждать, что с каждым годом будут постоянно расширяться масштабы производства и потребления практически всех промышленных металлов, ученые создадут множество новых металлических материалов, да и "старые" металлы и сплавы раскроют нам неожиданные грани своих способностей. Кто знает, например, какие свойства продемонстрируют нам уже в ближайшие годы разнообразные металлические "стекла" — металлы, затвердевшие в аморфном состоянии? Поистине уникальную способность "помнить" свою первоначальную форму проявил чудо-сплав нитинол и ряд других аналогичных сплавов. Безграничны перспективы композиционных материалов, важными компонентами которых являются металлы, сплавы, химические соединения металлов. Словом, можно не сомневаться, что в обозримом будущем металлы сохранят свои главенствующие позиции, останутся основой нашей материальной культуры. О судьбах важнейших металлов рассказывает эта книга, которую я с удовольствием представляю читателям. Убежден, что она заинтересует не только подростков, открывающих для себя мир науки, но и всех тех, кто, давно расставшись со школьной или студенческой скамьей, не утратил свойственную молодости любознательность и пользуется каждой возможностью расширить свой кругозор. Академик А . Ф . Белов В расцвете сил . — Экскурс в прошлое столетие . — Целебные воды Карлсбада . – Что легче ? — вазелиновые ванны . — Летчики надевают жилеты . — Средство против подагры . — Нужда заставила . – В воде не тонет . — Ни мороз не страшен , ни жара . — В глубь Антарктиды . — Вечная смазка . — Вкусны ли стекла ? — Голубое пламя . — Первая скрипка . — Результаты бомбардировки . — Литий " глотает " нейтроны . — Двадцать Днепрогзсов . — Добрый старый керосин . — Литий против … лития . — Ядерный " клей ". – Кристалл из Южной Дакоты . — " Сезам ! Отворись !". — Подозрительное жаркое . В 1967 году литий, стоящий в Периодической системе Д. И. Менделеева первым среди металлов, отмечал 150-летие со дня открытия. Свой юбилей элемент встретил в расцвете сил: деятельность его в современной технике интересна и многогранна. Тем не менее специалисты считают, что литий отнюдь не раскрыл еще полностью свои возможности, и предсказывают ему большое будущее– Но давайте совершим экскурс в прошлое столетие — заглянем в тихую лабораторию шведского химика Иоганна Августа Арфведсона. Итак: Швеция, 1817 год. …Вот уже который день ученый анализирует минерал петалит, найденный на руднике Уто близ Стокгольма. Снова и снова проверяет он результаты анализа, но каждый раз сумма всех компонентов оказывается равной 96%. Где же теряются 4%? А что, если…? Да, сомнений нет: в минерале содержится какой-то неизвестный доселе элемент. Арфведсон проводит опыт за опытом, и вот, наконец, цель достигнута: открыт новый щелочной металл. А поскольку, в отличие от своих близких "родственников" — калия и натрия, впервые обнаруженных в органических продуктах, новичок был найден в минерале, ученый решает назвать его литием ("литеос" по-гречески — камень). Вскоре Арфведсон находит элемент и в других минералах, а известный шведский химик Берцелиус обнаруживает его в минеральных водах Карлсбада и Мариенбада. Кстати, и в наши дни широкой известностью пользуются источники курорта Виши во Франции, которые благодаря присутствию солей лития обладают высокими бальнеологическими свойствами. В 1818 году англичанин Дэви сумел впервые выделить крупицы чистого лития электролизом его гидро-ксида, а в 1855 году немецкому химику Бунзену и независимо от него английскому физику Матиссену электролизом расплавленного хлорида удалось получить чистый литий. Он оказался мягким серебристо-белым металлом, почти вдвое легче воды. В этом отношении литий не знает конкурентов среди металлов: алюминий тяжелее его в 5 раз, железо — в 15, свинец — в 20, а осмий — в 40 раз!